遲 濤，王 歡，姜 楠，劉力鈺，王一凡，張鐵華，劉 鵬,*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)家乳業(yè)工程技術(shù)研究中心，黑龍江省綠色食品科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150028；2.吉林大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130062）

切達(dá)干酪是世界上銷量最高的一種干酪，因其獨(dú)特的風(fēng)味特征而廣受消費(fèi)者喜愛，但其高達(dá)30%的脂肪含量在倡導(dǎo)低脂健康的趨勢(shì)下成為推廣切達(dá)干酪的一大阻礙，因此低脂切達(dá)干酪的研發(fā)成為必然趨勢(shì)。但脂肪含量的減少又會(huì)影響干酪的質(zhì)地和風(fēng)味，如質(zhì)地干硬、難以咀嚼、風(fēng)味不佳，失去切達(dá)干酪的特色，目前，常以添加脂肪替代物的方式改善這些缺陷。Rahimi等[1]使用黃蓍膠作為脂肪替代物制作低脂干酪，成熟初期可非常接近全脂干酪，但最終成品硬度過低，與全脂干酪差距過大；Volikakis等[2]使用燕麥β-葡聚糖作為脂肪替代物制作低脂干酪，但制成的干酪外觀不佳；呂新等[3]使用殼聚糖作為脂肪替代物制作低脂干酪，殼聚糖替代脂肪對(duì)干酪質(zhì)地及流變性無顯著影響；王芳[4]使用卡拉膠作為脂肪替代物制作低脂干酪，卡拉膠能夠影響酪蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而軟化干酪。

本研究以聚合乳清蛋白（polymerized whey protein，PWP）作為脂肪替代物，瑞士乳桿菌為附屬發(fā)酵劑制作低脂切達(dá)干酪，通過對(duì)其理化指標(biāo)（出品率、水分含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、pH值）、微生物指標(biāo)（乳酸菌總數(shù)）、蛋白質(zhì)水解程度（pH 4.6-可溶性氮（soluble nitrogen，SN）（pH 4.6-SN）含量和12 g/100 mL三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）-SN含量）、游離氨基酸含量、揮發(fā)性風(fēng)味成分及感官指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)，以期開發(fā)出一種特性優(yōu)良、風(fēng)味理想、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高的低脂切達(dá)干酪。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳 長(zhǎng)春市綠園區(qū)周邊農(nóng)場(chǎng)。

凝乳酶（FROMASE 750 XLG）、直投式發(fā)酵劑R-704 丹麥科漢森股份有限公司；瑞士乳桿菌（LH）RE-88 安徽錦喬生物科技有限公司；氯化鈣、氯化鈉（均為食品級(jí)） 山東海化股份有限公司；MRS瓊脂培養(yǎng)基、二甲基亞砜（生物試劑） 美國(guó)Sigma-Aldrich試劑公司；石油醚、無水碳酸鈉、無水乙醇、鹽酸、硼酸、硫酸、氫氧化鈉、乙酸、醋酸鈉、TCA、檸檬酸鈉、苯酚（均為分析純） 北京化學(xué)試劑公司；甲基紅、溴甲酚綠（指示劑）、乙酸鋰、茚三酮（分析純）國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)液 日本日立公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DZ-500/2真空包裝機(jī) 諸城市潤(rùn)發(fā)食品機(jī)械有限公司；DSY干酪槽、壓榨機(jī) 黑龍江大三源乳品機(jī)械有限公司；MJ-33水分測(cè)定儀 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；SOX406粗脂肪測(cè)定儀、K1100消化爐、K1100凱氏定氮儀 濟(jì)南海能儀器股份有限公司；Avanti J-E高速離心機(jī) 美國(guó)Beckman儀器有限公司；L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀 日本Hitachi公司；5975-6890N氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 切達(dá)干酪分組

對(duì)照組：全脂切達(dá)干酪（FFC）、半脫脂切達(dá)干酪（SSC）（以體積比1∶1的全脂乳與脫脂乳制成）。實(shí)驗(yàn)組：1）SSC+附屬發(fā)酵劑瑞士乳桿菌（SSC+A）；2）SSC+PWPC（以PWP替代FFC中50%的脂肪含量）；3）SSC+PWPC+A。

1.3.2 切達(dá)干酪制備

使用紗布對(duì)料液進(jìn)行過濾處理并分組，進(jìn)行巴氏殺菌（65 ℃，30 min），先冷卻至32 ℃左右，后投入0.005 5%（以料液質(zhì)量計(jì)，下同）的直投式干酪發(fā)酵劑R-704及0.002 5%附屬發(fā)酵劑（1.3.1節(jié)料液制備時(shí)已加入PWP），攪勻后發(fā)酵；待pH值降至6.5左右，加入0.02% 10 g/100 mL氯化鈣溶液（無菌水配制）及0.003%2 g/100 mL凝乳酶溶液（無菌食鹽水配制），混勻后靜置40 min左右；將凝乳切成12 mm左右的小塊，緩慢攪拌10 min后升溫?cái)嚢柚?8～40 ℃（每3 min升高1 ℃），靜置15 min，排出乳清；切成10 cm×15 cm左右的小塊，堆積在一起，每隔10～15 min重復(fù)堆積1 次，直至pH值達(dá)5.4～5.5；然后將凝乳切成2 cm×5 cm的條狀并稱質(zhì)量，添加凝乳質(zhì)量2%的食鹽并攪至均勻，在模具中以0.5 MPa壓力壓制14～16 h，壓制完成后稱質(zhì)量并使用真空包裝機(jī)包裝，于10 ℃成熟6 個(gè)月。

1.3.3 干酪水分含量測(cè)定

空樣品盤去皮，將干酪切塊置于樣品盤上，采用水分測(cè)定儀測(cè)定。

1.3.4 干酪脂肪含量測(cè)定

參照GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》[5]。

1.3.5 干酪蛋白質(zhì)含量測(cè)定

參照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[6]。

1.3.6 干酪出品率測(cè)定

干酪出品率按下式計(jì)算。

1.3.7 干酪pH值測(cè)定

參照GB 5009.239—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測(cè)定》[7]。

1.3.8 干酪pH 4.6-SN含量測(cè)定

稱取1.5 g干酪，磨碎后加入100 mL pH 4.6的醋酸鹽緩沖溶液，勻漿處理1 min，使用高速離心機(jī)4 ℃、4 000 r/min離心20 min，取上清液，使用凱氏定氮法測(cè)定pH 4.6-SN含量，以占每克樣品中總氮含量的百分比表示[8]。

1.3.9 干酪TCA-SN含量測(cè)定

稱取1.5 g干酪，磨碎后加入50 mL 12 g/100 mL TCA溶液，勻漿處理1 min，使用高速離心機(jī)4 ℃、4 000 r/min離心20 min，取上清液，使用凱氏定氮法測(cè)定TCA-SN含量，以占每克樣品中總氮含量的百分比表示[9]。

1.3.10 干酪中游離氨基酸含量測(cè)定

參照GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》[10]。

1.3.11 干酪揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定

采用固相微萃取[11]、色譜法[12]、質(zhì)譜法[13]進(jìn)行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定。各物質(zhì)含量以響應(yīng)值表示。

1.3.12 干酪乳酸菌總數(shù)測(cè)定

參照GB 4789.35—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 乳酸菌檢驗(yàn)》[14]。

1.3.13 干酪感官評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)20 名感官評(píng)價(jià)人員按照表1的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[15]對(duì)5 種切達(dá)干酪樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

表1 切達(dá)干酪感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[15]Table 1 Criteria for sensory evaluation of cheese[15]

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel及SPSS 17.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 切達(dá)干酪的化學(xué)組成

2.1.1 水分含量

圖1 切達(dá)干酪成熟期間水分含量變化Fig. 1 Change in moisture content of Cheddar cheese during ripening

由圖1可知，5 組切達(dá)干酪6 個(gè)月成熟期間的水分含量整體呈下降趨勢(shì)，由于PWP的持水性，使得SSC+PWPC與SSC+PWPC+A組切達(dá)干酪的水分含量與其他3 組相比較高。

2.1.2 蛋白質(zhì)含量

圖2 切達(dá)干酪成熟期間蛋白質(zhì)含量變化Fig. 2 Change in protein content of Cheddar cheese during ripening

由圖2可知：5 組切達(dá)干酪6 個(gè)月成熟期間蛋白質(zhì)含量整體呈下降趨勢(shì)，但下降幅度較小，添加附屬發(fā)酵劑會(huì)由于菌株分解蛋白質(zhì)導(dǎo)致干酪中蛋白質(zhì)含量下降；SSC組切達(dá)干酪的脂肪含量只有FFC組的一半，使得酪蛋白結(jié)合更加緊密，不易被蛋白酶分解；PWP的添加不會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量有太大變化。

圖3 切達(dá)干酪成熟期間脂肪含量變化Fig. 3 Change in fat content of Cheddar cheese during ripening

2.1.3 脂肪含量由圖3可知，5 組切達(dá)干酪6 個(gè)月成熟期間脂肪含量整體呈下降趨勢(shì)，但下降幅度不大，除FFC組以外，其他4 組脂肪含量差異不大。

2.2 切達(dá)干酪出品率

圖4 切達(dá)干酪的出品率Fig. 4 Yield of Cheddar cheeses

由圖4可知，F(xiàn)FC、SSC+PWPC和SSC+PWC+A組切達(dá)干酪的出品率沒有顯著差異，SSC+A組的出品率最小，為（7.85±0.51）%，顯著低于其他各組（P＜0.05），SSC+PWC+A組為（10.58±0.51）%，SSC組出品率最高，為（11.88±0.41）%，顯著高于其他各組（P＜0.05）。

2.3 切達(dá)干酪pH值

圖5 切達(dá)干酪成熟期間的pH值Fig. 5 Change in pH value of Cheddar cheese during ripening

由圖5可知，5 組切達(dá)干酪6 個(gè)月成熟期間pH值整體呈先下降后上升的趨勢(shì)。在成熟初期，發(fā)酵劑發(fā)酵干酪中的乳糖產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致干酪pH值下降，使凝乳酶活性提高并有利于鈣的溶解，以便于凝塊的形成；成熟中后期乳酸菌受自身代謝產(chǎn)物影響，產(chǎn)酸速率下降[16]，而游離氨基酸脫氨基和脫羧，生成氨和胺，又使pH值升高[17]；PWP中堿性物質(zhì)較多，使得SSC+PWPC與SSC+PWPC+A組切達(dá)干酪的pH值相對(duì)較高。

2.4 切達(dá)干酪蛋白質(zhì)水解程度

由于凝乳劑、發(fā)酵劑、附屬發(fā)酵劑和乳本身所含的酶，干酪成熟期間發(fā)生蛋白質(zhì)水解，使干酪質(zhì)地變軟，更富風(fēng)味，而干酪中水解的蛋白質(zhì)大部分為酪蛋白，酪蛋白水解主要產(chǎn)生pH 4.6-SN和TCA-SN 2 種可溶性氮，對(duì)干酪風(fēng)味形成和質(zhì)地改變起著關(guān)鍵性作用。

2.4.1 pH 4.6-SN含量

圖6 切達(dá)干酪成熟期間pH 4.6-SN含量Fig. 6 Change in pH 4.6-SN content of Cheddar cheese during ripening

干酪成熟過程中pH 4.6-SN的形成反映了蛋白水解速率和程度，一般被認(rèn)為是蛋白“水解廣度”的一種指標(biāo)，是干酪成熟程度的一種標(biāo)志[18]。由圖6可知，5 組切達(dá)干酪6 個(gè)月成熟期間pH 4.6-SN含量整體呈上升趨勢(shì)。脂肪的減少對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，PWP的添加對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)起抑制作用，而乳酸菌數(shù)量對(duì)pH 4.6-SN含量起決定性作用；附屬發(fā)酵劑有助于酪蛋白水解生成pH 4.6-SN。

2.4.2 TCA-SN含量

圖7 切達(dá)干酪成熟期間TCA-SN含量Fig. 7 Change in TCA-SN content of Cheddar cheese during ripening

TCA-SN組分傳統(tǒng)上被認(rèn)為是干酪“成熟深度”的指標(biāo)[19]。由圖7可知，5 組切達(dá)干酪6 個(gè)月成熟期間TCA-SN含量整體呈上升趨勢(shì)。5 組切達(dá)干酪TCA-SN含量的變化并不同步，SSC+A組初期變化迅速后期變化緩慢，SSC+PWPC+A組初期變化緩慢后期變化迅速，雖然6 個(gè)月內(nèi)不同種類干酪TCA-SN含量均隨成熟時(shí)間增加而增加，但是速率存在差異。

2.5 切達(dá)干酪的游離氨基酸含量

干酪中的風(fēng)味物質(zhì)主要來源于氨基酸代謝，代謝中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物由于具有風(fēng)味和較低風(fēng)味閾值，將最終形成干酪的特征風(fēng)味。

表2 切達(dá)干酪成熟期間游離氨基酸含量Table 2 Free amino acid composition of Cheddar cheese ripened for 6 months mg/g

由表2可知：5 組切達(dá)干酪中游離氨基酸含量由高到低依次為SSC+A組＞SSC+PWPC+A組＞FFC組＞SSC組＞SSC+PWPC組；含量最多的5 種游離氨基酸依次為亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、絲氨酸和纈氨酸。添加附屬發(fā)酵劑有助于蛋白質(zhì)水解生成游離氨基酸；脂肪的減少與PWP的添加都不利于蛋白質(zhì)水解成氨基酸；亮氨酸在細(xì)菌作用下可分解為3-甲基丁醇，使干酪產(chǎn)生麥芽臭味，也可在芳香族氨基轉(zhuǎn)化酶作用下轉(zhuǎn)化為芳香族化合物，賦予切達(dá)干酪濃郁風(fēng)味；苯丙氨酸可與糖類發(fā)生氨基-羧基反應(yīng)，改善干酪香味；組氨酸通過組氨酸-組胺轉(zhuǎn)運(yùn)生成組胺，可能會(huì)引起食物中毒；絲氨酸被乳桿菌分解產(chǎn)生乙酸，被乳球菌分解產(chǎn)生丙酸、異丁酸和己酸，這些氨基酸均參與干酪風(fēng)味的形成；纈氨酸經(jīng)過代謝可轉(zhuǎn)變成2-甲基丙醛，產(chǎn)生麥芽香[20]。

2.6 切達(dá)干酪中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成

表3 切達(dá)干酪中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及數(shù)量Table 3 Types and quantities of volatile compounds in Cheddar cheeses

由表3可知，切達(dá)干酪中的風(fēng)味物質(zhì)主要包括烷烴類、酸類、酮類、醛類、酯類及醇類六大類，且酸類物質(zhì)種類最多，醇類物質(zhì)種類最少，SSC組切達(dá)干酪中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類最多。

由表4可知，SSC+PWPC組切達(dá)干酪中2-壬酮含量最高，能賦予干酪水果香味[21]。此外，SSC+A組切達(dá)干酪中也含有較高含量的醛、酮類等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，這意味著添加瑞士乳桿菌可改善低脂切達(dá)干酪風(fēng)味，提高其可接受性。

酯類化合物可間接影響切達(dá)干酪的風(fēng)味，切達(dá)干酪中的醇類化合物與脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)，使切達(dá)干酪富有風(fēng)味[22-23]。5 種切達(dá)干酪的醇類物質(zhì)種類均較少?？赡苁怯捎诟綄侔l(fā)酵劑代謝，使得SSC+A組切達(dá)干酪檢測(cè)到丙醇；蛋白酶分解PWP，使得SSC+PWPC組檢測(cè)到3-甲基-1-丁醇、2-己基-1-辛醇和苯乙醇，可見添加PWP和附屬發(fā)酵劑使低脂切達(dá)干酪更具風(fēng)味。

對(duì)切達(dá)干酪風(fēng)味影響最大的是丁酸[24]，切達(dá)干酪中強(qiáng)烈的奶油氣味及脂肪腐敗氣味就來源于此類短鏈脂肪酸[25-26]，SSC+A、SSC+PWPC和SSC+PWPC+A組切達(dá)干酪中丁酸、己酸、辛酸、壬酸等含量較低。由此可見，添加附屬發(fā)酵劑可有效降低這些造成干酪劣質(zhì)氣味的脂肪酸含量，提高干酪可接受性。

2.7 切達(dá)干酪的乳酸菌總數(shù)

圖8 切達(dá)干酪成熟期間的乳酸菌總數(shù)Fig. 8 Change in lactic acid bacterial count of Cheddar cheese during ripening

由圖8可知，5 組切達(dá)干酪6 個(gè)月成熟期間乳酸菌總數(shù)整體呈下降趨勢(shì)，這是由于脂肪與PWP均不利于乳酸菌生長(zhǎng)繁殖，而SSC+A和SSC+PWPC+A組切達(dá)干酪中由于加入了附屬發(fā)酵劑，因此乳酸菌總數(shù)較高，但與SSC組差別不大。

表4 切達(dá)干酪成熟期間產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及含量Table 4 Composition of volatile compounds of Cheddar cheeses after ripening for 6 months AU

續(xù)表4 AU

2.8 切達(dá)干酪的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

圖9 切達(dá)干酪感官評(píng)價(jià)結(jié)果主成分分析圖Fig. 9 Principal component analysis of sensory evaluation of Cheddar cheeses

通過主成分分析法將5 組干酪樣品與感官屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制成主成分分析圖。由圖9可知，第1主成分的累積貢獻(xiàn)率為37.16%，第2主成分的累積貢獻(xiàn)率為25.69%。FFC組突出的感官屬性包括顏色均勻性、咸味、酸味；SSC組突出的感官屬性包括硬度和彈性；SSC+A和SSC+PWPC+A組具有相似的感官屬性，如氣味強(qiáng)度、黏性、濕潤(rùn)度、甜味、滑膩感；SSC+PWPC組突出的感官屬性包括苦味、堅(jiān)果味和乳香味等。

3 結(jié) 論

將PWP作為脂肪替代物，與附屬發(fā)酵劑結(jié)合使用制作低脂切達(dá)干酪，以全脂切達(dá)干酪和半脫脂切達(dá)干酪作為對(duì)照。結(jié)果表明：添加PWP和附屬發(fā)酵劑對(duì)切達(dá)干酪出品率無顯著影響，PWP能提高低脂切達(dá)干酪的水分含量，附屬發(fā)酵劑能提高低脂切達(dá)干酪的蛋白質(zhì)水解程度，二者均對(duì)低脂切達(dá)干酪的質(zhì)構(gòu)特征有改善作用；將PWP作為脂肪替代物，結(jié)合附屬發(fā)酵劑制作的低脂切達(dá)干酪與全脂切達(dá)干酪的各項(xiàng)指標(biāo)最為接近，PWP的加入明顯改善了切達(dá)干酪風(fēng)味，提高了低脂切達(dá)干酪的可接受性。PWP作為脂肪替代物結(jié)合附屬發(fā)酵劑制作的低脂切達(dá)干酪具有替代全脂切達(dá)干酪的潛力。