徐辉艳

(陕西学前师范学院 生物科学与技术系，陕西 西安，710100)



木瓜蛋白酶对Mozzarella干酪成熟过程中品质特性的影响

徐辉艳

(陕西学前师范学院 生物科学与技术系，陕西 西安，710100)

为研究木瓜蛋白酶对Mozzarella干酪成熟过程中品质特性的影响，对两组Mozzarella干酪在成熟过程中的质构、蛋白降解、融化性、油脂析出性、色度、风味物质等进行测定。结果表明：添加木瓜蛋白酶Mozzarella干酪的硬度、弹性、咀嚼性、内聚性均显著低于对照组Mozzarella干酪(P<0.05)，pH 4.6 SN/TN、12%TCA SN/TN、融化性在成熟24天后显著高于对照组Mozzarella干酪(P<0.05)，挥发性风味化合物的种类、部分挥发性物质的含量都较对照组Mozzarella干酪少。

木瓜蛋白酶；Mozzarella干酪；质构；蛋白降解；风味

Mozzarella(莫兹瑞拉)干酪属半硬质干酪，由于其在加工过程中的热烫、拉伸处理而赋予此种干酪一定的融化性、拉丝性和特有的纤维结构，因而被选为披萨的配料并越来越受到消费者的青睐。刚制作的Mozzarella干酪其质构、风味等品质较差，在成熟过程中经凝乳酶和微生物产生酶的作用下逐渐形成其独特的质构和良好风味等品质。

木瓜蛋白酶属天然的植物源蛋白酶，对动植物蛋白有很强的水解能力，经常被用作辅助酶制剂加快蛋白的降解以加速产品的成熟[3]。干酪中添加有关酶制剂以加快其成熟过程的研究已有报道[4]，但将木瓜蛋白酶应用于干酪的研究未见报道，本文通过在Mozzarella干酪加工中添加一定量的木瓜蛋白酶，并对其在成熟0、8、16、24、32 d的蛋白降解、质构变化、风味形成等品质指标进行测定和分析研究，为木瓜蛋白酶在Mozzarella 干酪生产中的应用提供一定的理论依据。

1　材料与方法

1.1材料

新鲜牛乳，密度1.030 g/mL，干物质11.05%，蛋白含量3.03%。

Streptococcussalivariussubsp.thermophilus(唾液链球菌嗜热亚种)CH9和Lactobacillusdelbrueckilsubsp.bulgaricus(保加利亚乳杆菌德氏亚种)LB，凝乳酶，35 000 RU/g，木瓜蛋白酶，60 000 U/g，丹尼斯克(北京)有限公司。

1.2仪器

自制干酪槽(加工量为2 L)，干酪刀，干酪模具，培养皿，打孔器；DL-CJ-2F医疗型洁净工作台，北京东联哈尔仪器制造有限公司；H.H.S21-6电热恒温水浴锅，上海医疗器械五厂；HPP-9272恒温培养箱，北京东联哈尔仪器制造有限公司；TDL-离心机，上海安亭科学仪器厂；DZQ400-2D单室真空包装机，温州市鼎力包装机械制造有限公司；TCP2色差仪，北京新奥伊克光电技术有限公司；TMS-Pro质构仪，美国Food Technology Corporation公司；GC6890-MS5973N气相色谱质谱联用仪，美国Agilent。

1.3研究方法

1.3.1Mozzarella干酪干盐法工艺流程[5]

原料乳→过滤→标准化(酪蛋白∶脂肪=0.76)→巴氏杀菌(63℃，30min)→冷却(36～38℃)→加发酵剂(按原料乳量的0.5%加入)→加凝乳酶(0.3%)→凝乳→切割→加热收缩(温度由36℃缓慢升到38℃)→排乳清→堆酿→加盐揉合(加盐量1.8%)→热烫、拉伸→冷却→真空包装→成熟(4℃)。干酪记为C。

在加发酵剂之前加入0.06%的木瓜蛋白酶并充分搅匀，其他工艺过程与Mozzarella干酪的工艺完全一致。干酪记为E。

1.3.2测定项目及方法

(1)干酪质构的测定[6-7]

对不同成熟期的Mozzarella干酪进行TPA测定，测定参数为：形变量为60%，运行速度为15 mm/min，起始力为0.3 N，探头型号为直径20 mm的圆柱形探头。

(2) pH4.6 SN、12%TCA SN测定[8]

取0.75 g和1.5 g干酪，分别用50 mL pH4.6 醋酸盐缓冲溶液、45 mL 12%TCA溶液研磨，4 000 r/min离心10 min，取上清液定量进行凯氏定氮，计算占干酪总氮的质量分数。

(4)融化性、油脂析出性测定[8-9]

用特制打孔器在垂直于干酪纤维方向取17.6 mm直径×7 mm厚度的样品，然后将样品放置于铺有滤纸的培养皿内，室温下回复30 min，放入预热至100 ℃烘箱内，加热1 h，取出在室温下回复30 min，在不同方向测定干酪直径和油圈直径，精确到0.1 mm，计算平均数分别表示干酪的融化性和油脂析出性。

(6)干酪色差的测定

用白板和黑桶校正TCP2全自动色差仪，将干酪样品放入测量杯进行L*(亮度，反应样品的亮度) 、a*(红度)、b*(黄度)值的测定。计算总色度：

其中：L2，a2，b2为标准值，L1，a1，b1为测定值。

(7)挥发性化合物的提取及GC-MS分析[10-13]

称取20 g样品放入100 mL的顶空瓶中，密封后在45 ℃下平衡30 min，将老化后的DVB/CAR/PDMS萃取头插入样品瓶顶空处，萃取35 min后进行GC进样。进样口温度220 ℃，升温程序：35 ℃加热10 min，以3 ℃/min升温至100 ℃并保持10 min，再以5 ℃/min升至200 ℃并保持10 min，最后以10 ℃/min升至240 ℃，保持10 min。电离方式EI，70eV电子能量，扫描质量范围35～450 amu 。

2　结果与分析

2.1添加木瓜蛋白酶对Mozzarella干酪质构的影响

2.1.1对Mozzarella干酪硬度的影响

硬度是指样品达到一定变形时所需要的力，一般以第一次压缩时的最大峰值来表示。如图1所示，随着成熟时间的延长，添加木瓜蛋白酶的干酪和对照干酪硬度均下降，二者分别从成熟0天时的27.9 N和28.6 N下降到10.65 N和15.73 N，但是由于木瓜蛋白酶对干酪蛋白质的降解作用，将干酪蛋白分解为小分子的肽类和氨基酸，使蛋白质的胶束结构改变，所以添加木瓜蛋白酶的干酪比未添加木瓜蛋白酶的干酪的硬度下降幅度较大，二者差异显著(P<0.05)。

图1　Mozzarella干酪成熟过程中硬度的变化Fig.1　Changes of hardness for mozzarella cheese during the ripening

2.1.2对Mozzarella干酪咀嚼性的影响

咀嚼性是指将样品咀嚼或吞咽成稳定状态所需要的能量。如图2所示，随着成熟时间的延长，添加木瓜蛋白酶干酪和对照组干酪咀嚼性均下降，添加木瓜蛋白酶干酪的咀嚼性在成熟的前8天下降幅度较大，而对照组干酪在整个成熟期间的下降幅度较平缓，添加木瓜蛋白酶干酪的咀嚼性极显著低于对照组干酪的咀嚼性(P<0.01)。

图2　Mozzarella干酪成熟过程中咀嚼性的变化Fig.2　Changes of chewiness for mozzarella cheese during the ripening

2.1.3对Mozzarella干酪弹性的影响

弹性是指变形样品在去除变形力后恢复到变形前条件下的高度或体积比率。一般表示为第二次穿冲的测量高度同第一次测量高度的比值。如图3所示，随着成熟时间的延长，添加木瓜蛋白酶干酪和对照组干酪的弹性均呈一定的上升趋势。但是由于木瓜蛋白酶对干酪蛋白质的降解，从而使添加木瓜蛋白酶干酪的组织结构变松散，其弹性响应降低幅度较对照组干酪大，且差异达到显著(P<0.05)。

图3　Mozzarella干酪成熟过程中弹性的变化Fig.3　Changes of springiness for mozzarella cheese during the ripening

2.1.4对Mozzarella干酪内聚性的影响

内聚性是反映样品受压后恢复程度的大小，可模拟表示样品内部粘合力，它的量度是第二次穿冲的做功面积和第一次的做功面积的比值。如图4所示，添加木瓜蛋白酶干酪和对照组干酪在32天的成熟过程中其内聚性呈波动性下降，且添加木瓜蛋白酶干酪的内聚性低于对照组干酪，二者差异显著(P<0.05)。

图4　Mozzarella干酪成熟过程中内聚性的变化Fig.4　Changes of cohesiveness for mozzarella cheese during the ripening

2.2添加木瓜蛋白酶对Mozzarella干酪SN的影响

pH 4.6 SN一般用来表示蛋白质的水解广度，测定的是溶于pH 4.6醋酸缓冲液中的多肽、氨基酸和可溶性氮，未降解的酪蛋白沉淀析出，一般以pH 4.6 SN / TN(指干酪中水溶性氮含量在总氮中所占百分数)表示。如图5所示，两种干酪的pH 4.6 SN/TN都随成熟时间的延长而增加，添加木瓜蛋白酶干酪的pH 4.6 SN/TN较对照组干酪高，在成熟24天后二者差异达显著(P<0.05)。

图5　Mozzarella干酪成熟过程中pH 4.6 SN/TN的变化Fig.5　Changes ofpH 4.6 SN/TN for mozzarella cheese during the ripening

12%TCA SN提取物中多为短肽和氨基酸，常用来表示蛋白质水解的深度。对特定底物而言，12%TCA可使蛋白质变性沉淀，而降解成小分子的短肽和氨基酸等含氮物可以溶解其中，因而12%TCA SN可以定性地反映蛋白质的分解深度。如图6所示，两种干酪的12%TCA SN/TN指数都随着成熟的进行而增加，添加木瓜蛋白酶干酪的12%TCA SN/TN较对照组干酪高，在成熟24天后二者差异达显著(P<0.05)。充分说明木瓜蛋白酶在干酪成熟的后期对促进干酪基质中蛋白质降解形成小分子的氨基酸及短肽中有促进作用。

图6　Mozzarella干酪成熟过程中12%TCA SN/TN的变化Fig.6　Changes of12%TCA SN/TN for mozzarella cheese during the ripening

2.3对Mozzarella干酪融化性、油脂析出性的影响

Mozzarella干酪是披萨的重要辅料，往往在加热后食用，因而其在加热过程中的融化性和油脂析出性是评价其品质的很重要的指标。如图7所示，两种干酪的融化性都随成熟时间的延长而增大，且添加木瓜蛋白酶干酪的融化性比对照组干酪高，在24天后差异达显著(P<0.05)。

图7　Mozzarella干酪成熟过程中融化性的变化Fig.7　Changes of melt properties for mozzarella cheese during the ripening

图8　Mozzarella干酪成熟过程中油脂析出性的变化Fig.8　Changes of free oil formation for mozzarella cheese during the ripening

如图8所示，两种干酪的油脂析出性都随成熟时间的延长而增加，添加木瓜蛋白酶干酪的油脂析出性较对照组干酪的大，但二者差异不显著(P>0.05)。

2.4对Mozzarella干酪色度的影响

总色度是在综合干酪的L、a、b值的基础上反映干酪色泽变化的总体程度，如图9所示。两种干酪的总色度都随成熟时间的延长而呈波动性变化，添加木瓜蛋白酶干酪的总色度在成熟16天时低于对照组干酪，二者差异达显著(P<0.05)。

图9　Mozzarella干酪成熟过程中△E的变化Fig.9　Changes of △E for mozzarella cheese during the ripening

2.5对Mozzarella干酪挥发性风味物质的影响

如表1所示，添加木瓜蛋白酶干酪中共检测到15种挥发性风味化合物，而对照组干酪中检测到18种挥发性风味化合物。其中添加木瓜蛋白酶干酪未检测到2-庚酮、苯甲酮、2-十三酮、十六烷酸丁酯、己酸乙酯等，而丙醛、苯乙醛、1，4-二烯-3酮和十四烷酸的含量较对照组干酪高，其他成分都较对照组干酪低，添加木瓜蛋白酶干酪较对照组干酪新检测到吲哚和2-甲基吲哚两种物质。在两种干酪中分离鉴定出了苯甲醛、3-羟基-2-丁酮(乙偶姻)、辛酸、乙酸乙酯等重要的风味化合物，这些化合物与文献报道吻合，在其他类型的干酪中也有报道[14]。各种风味物质呈现不同的风味，当这些化合物之间的比例以及浓度达到合理的平衡，干酪才能形成良好的风味[15]。一般干酪成熟过程中主要对风味形成有积极作用的变化包括：蛋白水解、脂肪水解、乳糖及其柠檬酸盐的代谢， Mozzarella干酪属非霉菌成熟干酪，其中脂肪的水解很有限，其风味物质主要是蛋白质在各种酶的作用下降解形成的，降解形成的水溶性成分中的氨基酸对干酪风味的形成有很大贡献，氨基酸在转氨酶、脱羧酶、裂解酶的作用下进一步代谢生成各种风味物质。游离氨基酸的积累与干酪的甜味有直接关系，芳香氨基酸、侧链氨基酸以及甲硫氨酸都是风味化合物形成的前体，对干酪的风味形成有较大的作用[14-16]。尽管添加木瓜蛋白酶干酪中的蛋白降解程度较对照组干酪更高，但添加木瓜蛋白酶干酪中的挥发性物质含量相对较低，究其原因有待进一步研究。

图10　对照组Mozzarella干酪成熟32 d时挥发性风味化合物的总离子流图Fig.10　Total ion chromatogram of volatile compounds in control Mozzarella cheese ripened 32d(4℃)

图11　添加木瓜蛋白酶Mozzarella干酪成熟32d时挥发性风味化合物的总离子流图Fig.11　Total ion chromatogram of volatile compounds in Mozzarella cheese added with papain ripened 32d(4℃)

化合物序号化合物名称含量/%添加木瓜蛋白酶干酪对照干酪12-呋喃甲醇0.6820.9732丙醛0.2680.1363苯甲醛0.9571.0954苯乙醛0.4210.25853-羟基-2-丁酮0.3260.56561,4-二烯-3酮3.5672.41072-庚酮-0.1488苯甲酮-0.13092-十三酮-0.370105-呋喃-2-酮4.6896.83711辛酸2.1673.38412癸酸1.4562.16813十四烷酸2.0551.68814乙酸乙酯0.3610.89015二丁基邻苯二甲酸酯0.8951.56716十六烷酸丁酯-0.04017己酸乙酯-0.476

续表1

化合物序号化合物名称含量/%添加木瓜蛋白酶干酪对照干酪18十八醇酸丁酯0.2110.37119吲哚1.499-202-甲基吲哚0.324-

3　结论

在Mozzarella干酪的成熟过程中，木瓜蛋白酶在酶促反应中使干酪中大分子的蛋白质降解成小分子肽或氨基酸，使蛋白质的胶束结构改变，从而使添加木瓜蛋白酶的干酪比对照组干酪的硬度、弹性、咀嚼性、内聚性均显著降低(P<0.05)，pH 4.6 SN/TN、12%TCA SN/TN、融化性在成熟24天后显著增加(P<0.05)。添加木瓜蛋白酶干酪中的挥发性风味化合物种类较对照组干酪少，部分物质的含量也较对照组低。

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Influence of papain on the properties of Mozzarella cheese during its ripening

XU Hui-yan*

(Department of Life Sciences and technology, Shaanxi Xueqian Normal University, Xi’an 710061, China)

In order to investigate the influence of papain on the properities of Mozzarella cheese, the texture, soluble nitrogen, melt properties, free oil formation, ΔE, flavour compounds were determined. Results showed that hardness, springiness, chewiness, cohesiveness of mozzarella cheese added with papain were significantly lower than those of control cheese (P<0.05). SN/TN at pH 4.6, SN/TN in 12% TCA, and melt property were significantly higher than those of the control cheese after ripened for 24 days (P<0.05). Types of volatile flavor compounds and the contents of some of them were less than those in control group of mozzarella cheese.

papain;Mozzarella cheese;texture;proteolysis;flavour

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601016

硕士研究生，讲师(本文通讯作者，E-mail：huiyan67@126.com)。

陕西省自然科学基础研究计划项目(2014JM2-3024)

2015-07-07，改回日期：2015-10-21