不同蛋白原料条件下常温再制干酪制品析水性和质构特性研究

再制干酪制品是混合一种或多种天然干酪、乳化盐以及其他物质,通过加热、搅拌和乳化制成的一种均质干酪产品[1],其保质期较短,需要冷链运输。常温再制干酪制品是经超高温瞬时灭菌(Ultra-high temperature treated,UHT)处理的灭菌型干酪,通过超高温灭菌可有效延长再制干酪的货架期,使干酪在常温下可长时间贮藏,方便携带,受到众多消费者的喜爱,成为我国乳品工业的新热点。但由于常温再制干酪制品在制作时需经历UHT二次热处理工艺,使得其在熔融乳化过程中已形成的结构重排,发生凝胶结构重构导致失稳,且常温贮藏受到环境温度的影响容易出现析水等质构问题,从而影响常温再制干酪制品的品质。

再制干酪制品的配方是影响产品结构的基础。文献[2]中规定,再制干酪制品中天然干酪的质量分数为15%～50%,为了提高再制干酪制品中的蛋白质含量,需额外加入一些蛋白原料,我国的再制干酪制品中常添加的蛋白原料为浓缩乳粉、乳蛋白粉等,而乳蛋白粉来源主要包括凝乳酶酪蛋白、膜过滤酪蛋白胶束和浓缩牛奶蛋白等,它们在蛋白质含量、组成和结构上存在显著差异。天然干酪中的蛋白通常是凝乳酶酪蛋白,它是酪蛋白在酶诱导作用下交联形成网状结构的一种蛋白质,凝乳酶通过特异性地水解κ-酪蛋白肽链的Phe105 和Met106 之间的肽键,释放含亲水C端的酪蛋白巨肽,改变了酪蛋白的结构,降低了胶束的稳定性[3],其中不含乳清蛋白,仅由酪蛋白组成。膜过滤酪蛋白胶束是用物理方法将牛奶通过一定大小的滤膜过滤得到的酪蛋白,与酶凝法制备的酪蛋白相比,膜过滤酪蛋白保留了酪蛋白的天然胶束结构。膜过滤酪蛋白胶束的主要成分包括酪蛋白胶束、乳清蛋白、乳糖、盐和小分子物质,酪蛋白(占蛋白质)的质量分数在82%～99%之间变化[4]。浓缩牛奶蛋白是牛奶中酪蛋白和乳清蛋白的浓缩物,既含有酪蛋白,又含有乳清蛋白,且乳清蛋白含量较高。

前人研究显示,蛋白种类对再制干酪的质构特性影响显著,文献[5]证明增加凝乳酶酪蛋白含量会增加再制干酪样品的硬度,文献[6]的研究表明,再制干酪样品的质构非常依赖于乳清蛋白的存在,再制干酪加工过程中乳清蛋白发生变性,变性的乳清蛋白,特别是β-乳球蛋白能够与酪蛋白相互作用,形成强大的凝胶网络结构,从而形成坚固的再制干酪。然而,关于不同的蛋白原料对常温再制干酪制品析水及质构特性的影响还未见报道。

本文分析3种常用于再制干酪中的蛋白原料:膜过滤酪蛋白胶束、浓缩牛奶蛋白、凝乳酶酪蛋白的蛋白质含量及组成以及粒径、水合性等理化特性,进而分析这3种不同的蛋白原料对常温再制干酪制品析水性和质构特性的影响规律,并从水分分布和微观结构层面解析蛋白原料对常温再制干酪制品析水性的影响机制,以期为常温再制干酪制品品质改善提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

膜过滤酪蛋白胶束(酪蛋白占总蛋白的质量分数大于90%);浓缩牛奶蛋白(蛋白质质量分数84%以上);凝乳酶酪蛋白(蛋白质质量分数80%以上);塔图拉澳大利亚天然奶油奶酪,塔图拉牛奶实业公司;盐酸、硫酸、硼酸、氢氧化钠、尿素、硫酸铜、硫酸钾,均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司;固绿(Fast Green FCF)、卡尔科弗卢尔荧光增白剂(Calcofluor White Stain)、尼罗红(Nile Red),美国Sigma-Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

HYP308型消化炉,上海纤检仪器有限公司;K9840型凯氏定氮仪,山东海能科学仪器有限公司;INFINITE 200 PRO型酶标仪,澳大利亚Tecan公司;DYY-8C型电泳仪,北京六一仪器厂;GBoxF3型凝胶成像仪, Syngene公司;ZETASIZER NANO ZS型纳米粒度电位仪,马尔文帕纳科公司;ICP-OSE730型等离子体光谱仪,美国安捷伦科技公司;UM/SK5型熔融锅,德国Stephan公司;VL-220R型离心机,湖南迈克尔实验仪器有限公司;低场核磁共振成像分析仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;LSM 900型激光共聚焦扫描电子显微镜,德国蔡司公司;TMS-Touch型食品物性分析仪,美国FTC公司。

1.3 方法

1.3.1 3种蛋白原料理化特性分析

1.3.1.1 蛋白质含量

参照 GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》[7]中的凯氏定氮法测定干酪中的总氮(TN)含量。

称取固体试样0.2～2 g,精确至0.001 g至消化管中,再加入0.2 g硫酸铜、3 g硫酸钾及10 mL硫酸于消化炉进行消化。当消化炉温度达到400℃之后,继续消化1 h,此时消化管中的液体呈绿色透明状,取出冷却后于凯氏定氮仪(使用前加入蒸馏水、氢氧化钠溶液和硼酸溶液)上实现自动加液、蒸馏的过程。然后用含有混合指示剂A或B的盐酸溶液进行滴定,记录滴定数据。同时做试剂空白试验。

乳产品中的氮折算成蛋白质的折算系数为6.38。

1.3.1.2 蛋白质组成

用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)测定不同蛋白原料的蛋白组成。首先将样品溶解于5 mL 6.6 mol/L的尿素溶液中,然后将样品溶液在12 000 g条件下离心15 min。采用BCA蛋白测定法测定上清液的蛋白浓度并调整至相同浓度,电泳条件为: 分离胶和浓缩胶分别为质量分数12%和质量分数5%的丙烯酰胺,浓缩胶电压80 V,分离胶电压120 V,凝胶用0.005 g/mL的考马斯亮蓝R-250染色,利用凝胶成像仪成像,观察蛋白条带[8]。

用Image J软件计算条带灰度,分别得到蛋白原料中酪蛋白和乳清蛋白的占比,用1.3.1.1节中得到的总蛋白质含量和蛋白原料中酪蛋白/乳清蛋白占比的乘积表示蛋白原料中酪蛋白/乳清蛋白的含量。

1.3.1.3 粒径、电位

将蛋白原料水合12 h后在25℃下用纳米粒度电位仪测定样品体系的粒径,每个样品设置3个平行,每个平行进行3次测定。

在25℃下用纳米粒度电位仪测定水合12 h后的蛋白原料溶液的电位,测定前对样品进行稀释,防止多重散射效应,折光指数设置为1.33,每个样品设置3个平行,每个平行测定3次[9]。

用超速离心机对蛋白原料溶液进行超速离心,将蛋白原料装于配套的离心管中,用分析天平配平,保证每个样品的质量差在0.001 g内,离心力设定为100 000 g,时间为1 h,温度为25℃。离心结束后,收集底部凝块。

水合性的测定参照文献[10]并改进,将超速离心得到的凝块进行冷冻干燥48 h,称量超速离心后得到的沉淀和离心管的质量,冻干后沉淀和离心管的质量以及沉淀的干质量,水合性指数计算公式为

式中 S——水合性指数,g/g

z1——超速离心后得到的沉淀和离心管质量

z2——冻干后沉淀和离心管质量

z3——沉淀干质量

1.3.1.5 钙离子分布

采用等离子光谱仪测定并计算不同蛋白原料中游离钙和结合钙的含量从而确定其钙分布状况。

总钙含量的测定:首先对蛋白原料进行消解处理,样品消解的方法参考GB 5009.268—2016中的湿式消解法,样品消解完成后用纯水定容至50 mL,使用等离子光谱仪对稀释液进行钙离子含量检测,具体的参数设置为:发射功率为1.0 kW,载气为氩气,等离子气体流量为15 L/min,辅助气流量为1.5 L/min,雾化器流量为0.75 L/min,检测模式为轴向观测。

游离钙含量的测定:首先称取2.0 g左右的蛋白原料置于50 mL离心管中,用超纯水定容至40 mL,使用机械搅拌器以转速12 000 r/min均质3 min,待蛋白原料全部溶解后以4 200 g的离心力离心20 min,采用定量滤纸对上清液进行过滤,然后用0.45 μm滤器再次过滤。过滤完的液体样品同总钙含量测定步骤进行消解处理,最后测定钙离子含量[11]。

结合钙含量:蛋白原料中总钙含量减去游离钙含量。

1.3.2 不同蛋白原料的常温再制干酪制品的制备

常温再制干酪制品制备的具体步骤为:首先将蛋白粉((4±0.5)%)、多糖((1.5±0.1)%)、奶油奶酪((25±1)%)和黄油((3±0.5)%)加入熔融锅,升温至(45±1)℃,设置刀速750 r/min运行2 min,使物料斩拌混合;混匀后加入乳化盐((1±0.1)%)和水,同时升温至(75±1)℃,设置刀速1 200 r/min运行2 min,使物料乳化均匀;直接蒸汽加热至(90±2)℃,调酸,1 200 r/min搅拌30 s,暂存后进行UHT灭菌,杀菌温度控制在(140±1)℃,真空乳化脱气后罐装,冷却后包装。

在配方中使用不同种类的蛋白原料(即膜过滤酪蛋白胶束、浓缩牛奶蛋白和凝乳酶酪蛋白)来制备常温再制干酪制品,保持蛋白原料的添加量恒定,其余配料(如奶油奶酪、黄油、多糖和乳化盐等)的添加量也保持不变,制作工艺如上所述。体系干物质质量分数控制在(42±1)%,脂肪质量分数控制在(13±1)%,蛋白质质量分数控制在(8±1)%,pH值控制在5.5±0.1。

1.3.3 不同蛋白原料对常温再制干酪制品品质的影响

1.3.3.1 蛋白质含量

测试方法同1.3.1.1节。

1.3.3.2 蛋白质组成

测试方法同1.3.1.2节。

参考文献[12]的方法并进行改进。贮藏90 d时测3种常温再制干酪制品的析水率。取20 g再制干酪制品,用滤纸吸干表面水分,用此质量除以样品的质量,以此百分比表示表面乳清析出率。再将干酪在20℃下3 000 r/min离心30 min,收集下层乳清,以每100 g干酪所析出的乳清质量表示离心乳清析出率。样品总析水率用表面乳清析出率和离心乳清析出率之和表示。

1.3.3.4 质构特性

取贮藏的奶酪样品,测试前将样品切割成5 mm×5 mm×2 mm的小块。选用圆柱形探头P/25在室温(25℃)下进行质地剖面分析(TPA)实验,运用二次下压法,检测样品的硬度、弹性及咀嚼性等。测试前探头下降速度5 mm/s,测试时探头运动速率1 mm/s,测试后探头返程速度5 mm/s,测试力为5 g,2次轴向压缩的压缩比为50%[13]。所有样品测6次平行,取平均值。

1.3.3.5 水分分布

采用低场核磁共振技术(LF-NMR)测定干酪样品的自旋-自旋弛豫时间(T2)从而计算干酪样品中不同状态的含水率。测试时,先称取3.0 g左右的干酪样品,将切分好的干酪样品用保鲜膜进行均匀包裹,之后将待测样品放入检测管之中进行CPMG(90°脉冲之后,经过时间t的散相之后,再加上180°的重聚脉冲)序列测定。序列的具体参数设置为:采样频率为200 kHz,主频为20 MHz,等待时间为1 200 ms,累加次数为8,回波时间为0.1 ms,总回波个数为8 000,重复扫描次数为4。测试结束后利用反演软件调用CPMG序列进行反演得到各样品的T2分布图谱[11]。

1.3.3.6 微观结构

参考文献[14]的方法并进行改进。采用蔡司激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)对干酪样品进行微观结构的观察。首先将干酪样品切分为厚度小于1 mm的薄片,置于玻璃显微镜载玻片上,用胶头滴管吸取1.0 g/L的快绿染液滴至样品薄片,在暗盒中染色10 min后,用纯水从样品一角缓缓冲洗3遍以洗净染料。再吸取0.01 g/L卡尔科弗卢尔荧光增白剂至样品薄片,在暗盒中染色10 min后洗净。最后吸取0.2 g/L的尼罗红染液滴至样品薄片,继续在暗盒染色8 min,然后用纯水从样品一角缓缓冲洗3遍以洗净染料。清洗结束后盖上盖玻片,倒置于显微镜载物台上, 选取合适的放大倍数观察,尼罗红、快绿、卡尔科弗卢尔荧光增白剂的激发波长分别为543、633、405 nm,调整至视野清晰后采集图像。

1.4 数据分析

实验数据用Excel和IBM SPSS Statistics进行统计分析,均采用平均值±标准差来表示(n=3),用Origin绘图。

2 结果与分析

2.1 3种蛋白原料理化特性

2.1.1 蛋白质含量及组成

3种蛋白原料的蛋白质含量(质量比)如表1所示,结果显示,膜过滤酪蛋白胶束的总蛋白含量为(81.38±0.72) g/(100g),浓缩牛奶蛋白的总蛋白含量为(84.79±0.30) g/(100g),凝乳酶酪蛋白的总蛋白含量为(84.35±1.63) g/(100g),其中,膜过滤酪蛋白胶束的蛋白含量显著低于其他两种蛋白原料的蛋白含量。由表1可计算出,浓缩牛奶蛋白的乳清蛋白占总蛋白质量分数比膜过滤酪蛋白胶束高7.81个百分点。蛋白质含量可以影响再制干酪的网络结构,若蛋白质含量过低,则形成的蛋白网络较弱,结构易被破坏,导致内部水分容易析出[15]。若蛋白质含量过高,则形成的网络较为紧密,蛋白间的相互作用增强,蛋白与水之间的结合减弱。

3种蛋白原料的蛋白组成如图1所示,图中1为膜过滤酪蛋白胶束,2为浓缩牛奶蛋白,3为凝乳酶酪蛋白,不同蛋白原料的蛋白组成不同,各组分的含量也略有差异。其中,膜过滤酪蛋白胶束和浓缩牛奶蛋白组成相似,但膜过滤酪蛋白胶束的酪蛋白含量较高,乳清蛋白含量较低,浓缩牛奶蛋白的酪蛋白含量相对较低,乳清蛋白含量相对较高。凝乳酶酪蛋白的总酪蛋白含量较高,β-酪蛋白部分降解,产生了γ-酪蛋白,不含乳清蛋白。酪蛋白作为再制干酪的结构基底,若含量过低,分子之间不能很好地聚集,则制成的干酪松软易碎,导致析水增加[15],酪蛋白含量过高则制成的干酪硬度增加。而乳清蛋白具有较好的水结合能力,适量的乳清蛋白可以加强水分子和蛋白之间的相互作用,从而减少再制干酪的析水率,过量的乳清蛋白可能会导致再制干酪形成的三维网络结构较弱,从而不利于维持稳定[16]。

2.1.2 粒径、电位、水合性

粒径和电位在一定程度上反映蛋白粉的稳定性[17]。粒径可以很好地反映蛋白颗粒的聚集程度,颗粒聚集时粒径变大。电位可以反映蛋白颗粒的表面电荷[18],电位绝对值越大表示蛋白颗粒越稳定。如表2所示,膜过滤酪蛋白胶束的粒径为(290.40±4.68)nm,电位(-24.47±1.09)mV,浓缩牛奶蛋白的粒径为(261.49±5.24)nm,电位(-25.77±0.31) mV。膜过滤酪蛋白胶束的粒径大于浓缩牛奶蛋白的粒径,浓缩牛奶蛋白的电位绝对值略高,说明浓缩牛奶蛋白的稳定性要高于膜过滤酪蛋白胶束。由于凝乳酶酪蛋白水溶性较差且不稳定,故未能检测出其粒径和电位。

水合性结果如表2所示,膜过滤酪蛋白胶束水合性指数为(1.99±0.11)g/g,浓缩牛奶蛋白的水合性指数为(1.99±0.11)g/g,凝乳酶酪蛋白的水合性指数为(1.04±0.04)g/g。水合性指数的大小与最终所得到的再制干酪制品的保水性有着直接的关系,同时,水合性指数的大小可以表示蛋白内部疏水氨基酸的含量,水合性指数小则酪蛋白胶束内部疏水氨基酸含量高,蛋白分子间易聚集,不利于其稳定性。膜过滤酪蛋白胶束和浓缩牛奶蛋白的水合性显著高,说明其在一定程度上具有较高的水结合能力,可能与其结构完整未被破坏等有关。而凝乳酶酪蛋白的水合性较低,可能是由于其凝乳导致的毛发层缺失,从而不利于持水[9]。而由2.1.1节的结果可知,凝乳酶酪蛋白中疏水性强的α-酪蛋白和β-酪蛋白所占的比例大,这可能是其低水合性的原因之一,这也导致了其不易完全溶解。

2.1.3 钙离子分布

3种蛋白原料的结合钙和可溶性钙含量(质量比)如图2所示。3种蛋白原料中的钙均以结合钙为主,其中膜过滤酪蛋白胶束中的结合钙含量为(26 958.51±92.45)mg/kg,占总钙含量的99.60%;浓缩牛奶蛋白中的结合钙含量为(24 408.96±62.69)mg/kg,占99.30%,可溶性钙含量较高;凝乳酶酪蛋白中的结合钙含量为(27 502.77±126.03)mg/kg,占比高达99.86%,可溶性钙含量显著低。

再制干酪中的钙主要以结合钙和可溶性钙两种形式存在,在稳定酪蛋白胶束结构方面起着关键作用。在再制干酪制作过程中,乳化盐置换钙离子会导致酪蛋白部分从胶束中解离并释放到血清相中,随着结合钙含量增加,游离钙离子浓度逐渐降低,从而增加了酪蛋白胶束的负电荷和静电斥力,最终导致酪蛋白胶束更加水化和膨胀,蛋白质网络结构逐渐形成,其硬度、弹性增加[19]。凝乳酶酪蛋白中大部分的酪蛋白分子通过胶态结合钙相互连接,形成网络结构[11]。结合钙和可溶钙占比影响蛋白原料中的钙分布,从而可能影响再制干酪的网络结构。

2.2 3种蛋白原料对常温再制干酪制品质地的影响

2.2.1 蛋白质含量及组成

3种蛋白原料制成的常温再制干酪制品如图3所示。由表3可知,3种蛋白原料制成的常温再制干酪制品总蛋白和酪蛋白含量均无显著性差异,其中,由凝乳酶酪蛋白制成的干酪乳清蛋白含量显著高,由膜过滤酪蛋白胶束制成的干酪乳清蛋白含量显著低,而浓缩牛奶蛋白制成的干酪乳清蛋白含量适中。由图4知,3种干酪制品蛋白组成相差不大,由浓缩牛奶蛋白制成的干酪β-乳球蛋白含量相对较高,由凝乳酶酪蛋白制成的干酪β-酪蛋白含量较低,α-乳白蛋白含量较高。

酪蛋白和乳清蛋白具有不同性质,酪蛋白对于再制干酪的乳化作用及结构的支撑起着重要作用,而乳清蛋白中的β-乳球蛋白的一级结构中存在能够自由反应的巯基,它具有通过二硫键交联其它β-乳球蛋白以及κ-酪蛋白分子的能力,能够更好地与酪蛋白结合,因此当乳清蛋白在蛋白原料中的比例增加时,可以使干酪制品具有更强的凝聚力,形成强大的凝胶网络[6,20]。然而,过高的乳清蛋白可能会干扰主要由酪蛋白产生的蛋白质基质,降低干酪制品中的蛋白质含量,从而导致干酪制品硬度降低,质构变差[21]。

实验测定了3种常温再制干酪制品的表面析水率、离心析水率和总析水率,表面析水率表征样品外表析出的水分含量。离心析水率表征样品受到一定作用力后析出的水分含量,可以反映样品贮藏过程中析水的概率。总析水率为表面析水率和离心析水率之和,可以反映奶酪在贮藏过程中整体水分析出情况。析水率越小表明样品持水力越高,对水的束缚力越强,可以结合更多的水分子,稳定性越好[12]。析水率越大表明样品持水能力越弱, 稳定性也就越差[22]。

析水性结果见表4,结果显示,3种常温再制干酪制品的表面析水率无显著性差异。由凝乳酶酪蛋白制成的干酪的离心析水率最高,可能与其蛋白原料的蛋白构成有关,凝乳酶酪蛋白以糖巨肽的形式失去了κ-酪蛋白的亲水性C末端,因此亲水性较低,蛋白网络和水结合较弱,所以总析水率较高。而浓缩牛奶蛋白制成的干酪的离心析水率较低,总析水率最低,说明由浓缩牛奶蛋白制成的干酪制品的蛋白网络能够很好地锁住水分,持水能力较好,有研究表明持水力的增加与凝胶结构增强、孔隙变小有关[23]。

3种常温再制干酪制品的硬度、弹性、咀嚼性如表5所示,硬度是食品质构最基本的元素之一,直接影响消费者对产品的喜好度。由凝乳酶酪蛋白制得的干酪的硬度最高,其次是浓缩牛奶蛋白制得的干酪。在生产制作再制干酪产品时,最常用的乳蛋白是钙含量较高的凝乳酶酪蛋白,其含有大量完整的酪蛋白,它的加入可以强化干酪凝胶中的酪蛋白网络结构,赋予再制干酪产品高度的硬度、弹性等,随酪蛋白含量增加,再制干酪的硬度增加[24]。这是由于再制干酪在生产过程中,酪蛋白含量越高,与乳化盐中钠离子的交换越多,酪蛋白的水合性越强,形成的新体系的乳化稳定性越强,从而导致生产的再制干酪越硬。其次,水分析出也会导致再制干酪变硬。当使用较多的乳清蛋白取代酪蛋白时,再制干酪的硬度会降低,这可能是由于乳清蛋白结构松散,不易形成硬质空间结构所致[25]。

弹性是样品形变后恢复其原有形态的能力[26],凝乳酶酪蛋白制得的奶酪弹性指数显著高于其他奶酪。咀嚼性指数反映将样品咀嚼至吞食状态的次数、所做的功及时间,大小为硬度、凝聚性和弹性的乘积,因此硬度在一定程度上决定了咀嚼性的变化[27-28]。由凝乳酶酪蛋白制得的奶酪的咀嚼性显著高于其他。咀嚼性随酪蛋白含量增加而显著增加,这是因为酪蛋白结构稳定,热稳定性强,受到质构仪探头压迫后不易破碎。而含有乳清蛋白的奶酪,在高温杀菌后原有蛋白质结构被破坏,在探头压迫后易破碎,使咀嚼性下降[21]。

采用低场核磁共振技术探究干酪制品体系中的水分分布情况,弛豫时间T2能够反映样品内部不同性质水分的含量[18],结果如图5所示。在T2谱中观察到3个峰,第1个峰(T21)表示与蛋白质紧密结合的水,弛豫时间低于10 ms,是流动性最差的结合水;第2个峰(T22)在10～400 ms范围内,反映了与蛋白质弱结合的水分子,称为不易流动水;第3个峰(T23)弛豫时间最长,大于400 ms,表示蛋白质网络的血清通道中分布的水分子,称为自由水,具有水的自由流动性[29]。

此外,弛豫时间T2曲线与x轴所包围的面积也能够反映含水率,即包围的面积越大,相对应的含水率就越大。不同干酪制品对应各个时间段的峰面积占比不同,具体见表6。可以看出,T22在水分分布中占最主要的比例,而其他几个弛豫时间的组分只占很少一部分比例,说明再制干酪制品中水分主要是与蛋白弱结合的不易流动水。不同样品中的水分分布情况不同,其中,浓缩牛奶蛋白制得的干酪的自由水含水率相对较高,其次是膜过滤酪蛋白胶束制得的干酪,而凝乳酶酪蛋白制得的干酪中没有检测到自由水。浓缩牛奶蛋白制得的干酪的不易流动水含水率较高,其次是膜过滤酪蛋白胶束制得的干酪,凝乳酶酪蛋白制得的干酪中的不易流动水含水率显著低,这可能是由于其中亲水性化合物的数量较少所致[29]。凝乳酶酪蛋白制得的干酪中的结合水含水率显著高,其次是膜过滤酪蛋白胶束干酪,而浓缩牛奶蛋白干酪中的结合水含水率显著低。

结合水与蛋白结合得最牢固,是最不容易析出的水。自由水是干酪制品内部流动性最大的一部分水,自由水含水率越多,在一定程度上说明水分从再制干酪中析出的可能性越大。不易流动水含水率越多,表明在蛋白质基质中与蛋白弱结合的水含水率越多,这部分水的流动性相对较差,不易析出[30],若析出则说明蛋白网络没能很好地锁住这些水分,上述析水性结果中由凝乳酶酪蛋白制得的干酪的离心析水率高,说明其三维网络锁水性较差。再制干酪中的水分分布可能在很大程度上与蛋白质有关,更开放、更松散的蛋白质网络可能具有更强的水结合能力[31]。

激光共聚焦扫描电子显微镜可针对奶酪结构中的不同成分进行荧光标记以分析奶酪中的蛋白质、脂肪和多糖之间的相互作用和相对位置,CLSM图像可提供有关水和溶质在整个样品中的分布及其与结构成分(如蛋白质和脂肪)相互作用的信息。奶酪的微观结构是蛋白质(主要是酪蛋白胶束)的空间排列,它们结合在一起形成团和链,形成粘弹性蛋白质网络,水分、脂肪球、矿物质和微生物等分散在其中。微观结构中脂肪和蛋白质之间的关联会直接影响奶酪的结构状况,从而对奶酪的物理化学和功能特性(质地和析水性等)以及质量产生显著影响[32]。

如图6所示,蛋白质和多糖形成一个连续的网络,脂肪填充在其中。结果发现,由膜过滤酪蛋白胶束制得的干酪制品的蛋白、多糖网络较致密,这可能是由于蛋白质的降解和水合、蛋白之间的静电排斥以及钙介导的交联链的减少导致的[30],致密的三维网络可能会导致水分更易析出。由浓缩牛奶蛋白制得的干酪制品的蛋白和多糖网络相对疏松,可能是因为乳清蛋白经热处理后疏水结构展开,具有一个更开放的二级结构所致[33],这与析水性以及水分分布的结果相一致,更开放、更松散的蛋白质网络具有更强的水结合能力。而由凝乳酶酪蛋白制得的干酪制品的三维网络结构较差,网络中存在较大孔洞,可能与凝乳酶酪蛋白溶水性较差导致其结构不均匀等有关,大的孔洞导致蛋白和水的结合变弱,水分更易析出。

3 结论

(1)3种蛋白原料的蛋白质含量和组成存在显著差异,浓缩牛奶蛋白的乳清蛋白占总蛋白质量分数比膜过滤酪蛋白胶束高 7.81个百分点,酪蛋白含量较低,而凝乳酶酪蛋白中不含乳清蛋白。浓缩牛奶蛋白和膜过滤酪蛋白胶束有较高的水结合能力,而凝乳酶酪蛋白因缺失亲水性的κ-酪蛋白毛发层,故而水合性较低。

(2)蛋白原料显著影响常温再制干酪制品的析水性和结构。3种蛋白原料制成的常温再制干酪制品的总蛋白和酪蛋白含量均无显著性差异,其中,由凝乳酶酪蛋白制成的干酪的乳清蛋白含量显著高,由膜过滤酪蛋白胶束制成的干酪的乳清蛋白含量显著低,而浓缩牛奶蛋白制成的干酪的乳清蛋白含量适中。贮藏90 d时,由凝乳酶酪蛋白制得的干酪的析水性最高,主要是离心析水导致的;其三维网络中存在较大孔洞,说明其大部分水分都没能很好地被网络锁住。由膜过滤酪蛋白胶束制得的干酪的析水性较高,其表面析水率和离心析水率均偏高,说明其部分水分存在于乳清通道中;三维网络较致密,与蛋白质弱结合的水分结合得不够牢固,水分易析出。而由浓缩牛奶蛋白制得的干酪的离心析水率较低,总析水率最低,不易流动水含量较高,说明其大部分水分都能与蛋白质牢固结合,持水性较好;三维网络相对疏松,在货架期内能维持良好的结构稳定性。

(3)浓缩牛奶蛋白是一种优质的蛋白原料,较高的乳清蛋白含量、较低的酪蛋白含量的蛋白粉的水合性更高。由浓缩牛奶蛋白制得的常温再制干酪制品的乳清蛋白含量适中,硬度适中,不易流动水含量较高,三维网络结构相对疏松,在货架期内能维持较好的结构,析水率最低。

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