甲醇芽孢杆菌凝乳酶对马苏里拉干酪加工特性的影响!
百欧博伟生物:干酪是以乳为原料,加入适量发酵剂和凝乳酶,经凝乳并分离乳清而制得的乳制品,除了含有丰富的蛋白质、脂肪等有机成分外,还具有降低血清胆固醇、预防心血管疾病、维持肠道菌群的平衡和稳定、防止腹泻和便泌等生理功能。微生物凝乳酶在干酪中应用前景广阔,普遍具有高凝乳活性和高蛋白水解活性。本实验室前期通过甲醇芽孢杆菌(Bacillus methanolicus)获得了凝乳酶,经测定其凝乳活力为5.97×105 SU/g、蛋白水解活力为9.47×103 U/g,与商品酶(凝乳活力3.60×105 SU/g、蛋白水解活力1.21×103 U/g)有较大差异。为了探究该凝乳酶是否具有代替商品酶或部分代替商品酶应用于马苏里拉干酪中的潜力。
来自北京工商大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心、食品添加剂与配料北京高校工程研究中心的李柳、郑喆、赵笑和杨贞耐*等人前期预实验以商品酶作为对照,比较了不同组别(甲醇芽孢杆菌凝乳酶质量分数分别为10%、20%、30%)混合凝乳酶的凝乳活力和蛋白水解活力,最终选择蛋白水解活力相对较低的质量分数10%甲醇芽孢杆菌凝乳酶、商品凝乳酶混合酶(凝乳活力4.34×105 SU/g、蛋白水解活力3.42×103 U/g)制作马苏里拉干酪,并对不同组别干酪成熟过程中的理化特性、蛋白水解、质构、风味特性和感官指标进行测定。
一、干酪理化特性的比较
实验组干酪的水分质量分数和得率显著高于对照组(P<0.05)。甲醇芽孢杆菌凝乳酶水解作用强。
二、干酪pH值变化的比较
在整个成熟过程中,干酪样品的pH值均呈现先下降后上升的趋势,其原因可能是成熟前期干酪中微生物和残存凝乳酶会分解乳糖生成乳酸,分解脂肪生成脂肪酸,从而导致干酪pH值的下降;随着成熟时间的延长,干酪处于较低pH值的体系中,不利于微生物的分解代谢,且乳糖会随着干酪成熟逐渐消耗殆尽,残余的乳酸会和蛋白水解出的NH3发生中和,使得pH值小幅上升。在成熟的第14天,甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪的pH值下降达到最小值,说明残余凝乳酶活力对干酪成熟期间的pH值产生影响,但三者pH值变化均在4.6~5.3范围内。
三、干酪中乳酸乳球菌数量变化的比较
在干酪成熟初期,牛乳中大量乳糖被乳酸乳球菌分解用于生长繁殖,乳酸乳球菌数量增加。随着乳糖含量的减少,乳酸乳球菌逐渐死亡或自溶,其死亡后释放出的各种酶类能够降解蛋白质、脂肪等大分子有机物,赋予干酪良好的品质和风味。尽管干酪中乳酸乳球菌数量均达到了8.80~9.68(lg(CFU/g)),但在成熟后期,甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪中的乳酸乳球菌数量要稍低于混合酶干酪和对照组干酪。整体来看,乳酸乳球菌在干酪成熟过程中能较好地存活,受凝乳酶的影响不大。
四、干酪水解特性的比较
1、pH4.6时可溶性蛋白的HPLC分析结果
甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪在成熟0 周就有明显的蛋白水解肽生成,这是由于甲醇芽孢杆菌凝乳酶的高蛋白水解活性发挥了作用;而干酪中的凝乳酶一般要求凝乳活力强,蛋白水解活力弱,否则会导致干酪得率下降和苦味肽的生成,影响其品质。对照组干酪在成熟前期几乎没有蛋白水解肽段的出现,随着干酪的逐渐成熟,少许肽段才被水解出来,说明商品酶蛋白水解活性低,干酪成熟时间也相应延长。混合酶干酪与其余两组相比表现出了适度的蛋白水解活性,水解出的肽还可形成风味物质。
2、干酪成熟过程中酪蛋白水解分析结果
与成熟前相比,甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪成熟4 周后αs1-酪蛋白条带变窄,β-酪蛋白和κ-酪蛋白条带消失,说明蛋白质降解程度较大;混合酶干酪中β-酪蛋白条带消失,αs1-酪蛋白和κ-酪蛋白条带变窄,说明蛋白质也发生了降解;而对照组各蛋白条带无明显变化。结果表明,实验组干酪中添加的甲醇芽孢杆菌凝乳酶导致其蛋白水解程度均高于对照组。蛋白质降解会生成肽类和氨基酸,过度的降解可能伴随有苦味肽的生成,影响干酪口感。
3、游离氨基酸的分析结果
实验组甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪中蛋白水解作用强,成熟4 周后甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、苏氨酸、精氨酸和脯氨酸质量分数均高于对照组和混合酶干酪,且水解形成了特有的磷酸乙醇胺和氨基异丁酸。
五、干酪质构特性的比较
3 组干酪弹性随着干酪的成熟均表现出下降趋势。干酪成熟后期甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪的弹性最低,其原因可能是由于甲醇芽孢杆菌凝乳酶的蛋白水解作用,使其与对照组和混合酶干酪相比形成较软的质地,从而导致干酪的硬度下降、黏性增加。
六、干酪微观结构的比较
实验组甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪在成熟过程中的蛋白水解使得干酪结构完全降解,脂肪球聚集体积较大,孔洞由水分和脂肪球填充,失去了干酪应有的结构特性。混合酶干酪的微观结构随着成熟过程逐渐变得紧实,孔洞变小,说明混合酶的蛋白水解作用没有破坏干酪应有的微观结构。
七、干酪风味的比较
添加不同凝乳酶的马苏里拉干酪在成熟过程中共产生了32 种风味物质,包括烷烃类2 种、酸类6 种、酮类6 种、醛类4 种、醇类6 种、脂类3 种、其他化合物5 种,其中相对含量较高的是酸类、醇类和脂类化合物。甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪和混合酶干酪在成熟过程中比对照组干酪多生成了癸酸、十二烷、己酸乙酯等风味物质,且其他风味物质含量也普遍高于对照组,这与甲醇芽孢杆菌凝乳酶具有高蛋白水解活性的研究结果一致。甲醇芽孢杆菌凝乳酶蛋白水解活力高,使实验组干酪成熟后pH 4.6时可溶性蛋白水解程度、游离氨基酸种类和风味物质相对含量等与水解活性相关的指标均高于对照组,说明高水解活力促进了干酪风味的形成,成熟后实验组干酪的风味和口感要好于对照组,在不生成苦味肽和干酪结构保持完整的前提下,这是甲醇芽孢杆菌凝乳酶代替或部分代替商品酶制作干酪的优势。
八、干酪的感官评价结果
混合酶干酪各评定指标得分及总分与对照组相比差异不显著(P>0.05),但甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪除风味与其他两组干酪无显著差异外,其余指标均有显著差异,且得分及总分均低于对照组。总体来看,甲醇芽孢杆菌凝乳酶能作为商品酶的部分代替品应用于马苏里拉干酪的生产。
九、结论
实验组干酪在成熟过程中pH值(4.6~5.3)、微生物数量(8.80~9.68(lg(CFU/g)))与对照组无显著差异(P>0.05);实验组干酪水分质量分数(混合酶干酪为(43.21±1.17)%、甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪为(46.15±0.94)%)均显著高于对照组((41.08±1.04)%),得率(混合酶干酪为(9.27±0.17)%、甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪为(9.46±0.16)%)也显著高于对照组((8.98±0.13)%)(P<0.05);且实验组干酪的蛋白水解特性(pH 4.6时可溶性蛋白、酪蛋白水解程度和游离氨基酸质量分数)以及风味物质种类和相对含量等指标也优于对照组干酪。但是实验组中甲醇芽孢杆菌凝乳酶干酪保形性相对欠佳,感官评定得分偏低,混合酶干酪与对照组质构及感官基本得分一致,因此甲醇芽孢杆菌凝乳酶可以作为商品酶的部分代替品应用于干酪的生产中。
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