苗 穎 趙 征

（1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457；2.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，天津 300384）

Mozzarella干酪是意大利Pasta Filata（帕斯特－費(fèi)拉特）干酪中的一種［1］。在Mozzarella干酪制作過程中，在熱水中揉捏處理干酪凝塊時(shí)，可賦予成品干酪特有的纖維結(jié)構(gòu)、融化性和拉伸性，因此Mozzarella干酪在整個(gè)干酪加工中占有重要地位［2，3］。纖絲干酪（string cheese）是Mozzarella類干酪的一種直接食用的產(chǎn)品，由于纖絲干酪進(jìn)行熱燙拉伸處理時(shí)熱燙溫度高于其它Mozzarella類干酪，因此其成熟時(shí)間短，制作周期短，同時(shí)可以用手撕下干酪的纖維，口味柔和清談，采用真空包裝，保質(zhì)期長(zhǎng)，作為休閑食品直接食用，具有較高的附加值。水分子的狀態(tài)和水分子的流動(dòng)性情況對(duì)纖絲干酪的功能特性有顯著影響，因此研究熱燙溫度對(duì)纖絲干酪水分狀態(tài)的影響對(duì)纖絲干酪的生產(chǎn)具有重要意義。

Mozzarella干酪特有的熱燙拉伸過程使其微觀結(jié)構(gòu)不同于其它種類干酪。Oberg等［4］通過電子顯微鏡觀察到熱燙拉伸過程賦予Mozzarella干酪平行方向的蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在蛋白纖維束空隙間存在水和脂肪球，蛋白纖維束空隙間自由水的聚集對(duì)干酪的持水力是不利的。Guo等［5］觀察到在Mozzarella干酪制作完成的初期，干酪會(huì)滲出水分，在新切割的干酪表面，水分滲出現(xiàn)象會(huì)更加明顯。近年來，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)（low field－NMR）廣泛應(yīng)用于生物體系中結(jié)合水的研究。它可以測(cè)定能反映水分子流動(dòng)性的氫核的縱向弛豫時(shí)間和橫向弛豫時(shí)間，分別稱為自旋－晶格弛豫（T1）和自旋－自旋弛豫（T2）。各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)水分含量和分布不同都會(huì)造成T1和T2弛豫時(shí)間的快慢變化［6，7］。T2弛豫時(shí)間比T1弛豫時(shí)間對(duì)水分分布狀態(tài)更加敏感。通過分析T2弛豫時(shí)間的不同，較容易區(qū)分出易流動(dòng)損失的水分和通過物理、化學(xué)作用緊密結(jié)合的水分［8］。Aylin Altan等［9］利用低場(chǎng)核磁共振儀研究了Feta干酪鹽浴期間水分狀態(tài)變化。Raffaella Gianferri等［10］購買了5種品牌由水牛乳制作的Mozzarella干酪，利用低場(chǎng)核磁共振儀對(duì)5種Mozzarella干酪的16d成熟期內(nèi)的水分狀態(tài)進(jìn)行了比較。至今為止尚無熱燙溫度對(duì)纖絲干酪水分狀態(tài)影響的研究。本試驗(yàn)利用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)研究熱燙溫度對(duì)纖絲干酪水分狀態(tài)的影響，旨在揭示纖絲干酪貯藏過程中水分狀態(tài)的變化規(guī)律，為纖絲干酪的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料

原料乳：每100mL原料乳中蛋白質(zhì)質(zhì)量為3.17g、脂肪質(zhì)量為3.52g、水分為87.76g，原料乳pH 值為6.75，購自塘沽奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)；

TCC－3直投式菌種：丹麥科漢森有限公司；

Stamix1150凝乳酶：含質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%牛胃蛋白酶和質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%小牛皺胃酶，酶活力1 070U／g，丹麥科漢森有限公司。

1.2 主要儀器和設(shè)備

電子天平：JT201N 型，上海精天電子儀器有限公司；

酸度計(jì)：FE20型，梅特勒－托利多儀器（上海）有限公司；

多功能氣調(diào)封口機(jī)：DZ400－JO 型，溫州中聊包裝機(jī)械有限公司；

臺(tái)式高速平衡離心機(jī)：L420型，北京雷勃爾離心機(jī)有限公司；

核磁共振分析儀：NMI20 型，上海紐邁電子科技有限公司；

單螺旋干酪拉伸機(jī)：TUST800 型，Φ57 mm×300 mm，天津科技大學(xué)自制。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 纖絲干酪工藝流程

新鮮牛乳→過濾→巴氏殺菌→冷卻→加發(fā)酵劑、CaCl2→凝乳酶凝乳→切割→加熱收縮→排乳清→堆釀→加鹽→熱燙、拉伸→成型→冷卻→包裝→成品［11］

1.3.2 纖絲干酪可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 不同熱燙溫度樣品在0～4 ℃溫度下保存，分別在貯存的第1、4、7、10天測(cè)定其可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)?？烧ト榍遒|(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定方法：稱取15g左右樣品于離心管中，在25℃（室溫）12 500r／min條件下離心60min，棄去上清液并用濾紙吸干離心管壁殘留的水分，最后計(jì)算可榨乳清占15g樣品量的百分比，即代表干酪持水力［12］?？烧ト榍遒|(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，表明干酪的持水力越高。

式中：

R—— 可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

m1—— 離心前樣品質(zhì)量，g；

m2—— 離心后樣品質(zhì)量，g。

1.3.3 自旋－自旋弛豫特性分析 干酪樣品在0～4 ℃溫度下保存，分別在貯存的第1、4、7、10天測(cè)定樣品的自旋－自旋弛豫時(shí)間T2（ms）。樣品直徑10mm，高度約為15mm，裝于15mm 外徑的試管底部，置于磁場(chǎng)中心位置的射頻線圈的中心，利用硬脈沖自由感應(yīng)衰減信號(hào)（free induced decay，F(xiàn)ID）調(diào)節(jié)共振中心頻率，然后進(jìn)行多脈沖回波序列（carr－purcell－meiboom－gill，CPMG）掃描試驗(yàn)，輪流采樣，每個(gè)樣品測(cè)試3遍［13］。儀器參數(shù)：90°脈寬為9.5μs；180°脈寬為19μs；采樣點(diǎn)數(shù)為375 146；采樣譜寬為250kHz；重復(fù)時(shí)間為1 500ms；累計(jì)掃描4次；回波時(shí)間100μs；回波個(gè)數(shù)為7 500。

低場(chǎng)核磁弛豫測(cè)量得到的圖為多指數(shù)衰減曲線，其數(shù)學(xué)模型為：

式中：

A（t）—— 衰減到時(shí)間t時(shí)的幅值大?。?/p>

t—— 衰減時(shí)間，ms；

A0i—— 第i個(gè)組分平衡時(shí)的幅值大小；

T2i—— 第i個(gè)組分的自旋－自旋弛豫時(shí)間，ms。

CPMG 指數(shù)衰減曲線用儀器自帶的 MultiExp InvAnalysis軟件進(jìn)行反演，得到T2值。該軟件使用整體迭代修正的NMR 弛豫信號(hào)多指數(shù)反演算法，結(jié)果為離散型與連續(xù)型相結(jié)合的T2譜。為了分析方便，采用弛豫圖每個(gè)組分峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間作為T2，而弛豫峰的寬度為基線上峰底的寬度［14］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用STATISTIX 8.1軟件進(jìn)行處理，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)方差分析，均數(shù)之間采用LSD 多重比較進(jìn)行差異顯著性分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱燙溫度對(duì)纖絲干酪可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

纖絲干酪經(jīng)過熱燙拉伸過程后會(huì)形成平行方向的副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在副酪蛋白纖維束空隙間存在著水和脂肪球，可榨乳清即為位于副酪蛋白纖維束空隙間的水分，它的聚集對(duì)干酪的持水力不利［4］，可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低表明干酪的持水力升高。不同熱燙溫度制作的纖絲干酪可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨貯藏時(shí)間的變化見圖1。由圖1 可知，隨著干酪貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)，表明干酪在成熟過程中持水力升高。這是由于在干酪成熟過程中副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)吸水膨脹，體積擴(kuò)大，侵占了脂肪球與可榨乳清原來存在的空間，致使原來部分蛋白之間的相互作用被蛋白與乳清水分子之間相互作用取代，蛋白水合區(qū)域增加，水合作用增強(qiáng)。由于蛋白質(zhì)的水合區(qū)域增加，副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)可以容納更多的額外的水分子，引起可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，干酪持水力增強(qiáng)［9，10］。

由圖1還可以看出，在纖絲干酪制作1d后可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小為75 ℃樣品＞85 ℃樣品＞95 ℃樣品，即干酪持水力大小依次為95 ℃樣品＞85 ℃樣品＞75 ℃樣品，在纖絲干酪貯藏10d后可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小依次為95℃樣品＞85 ℃樣品＞75 ℃樣品，即干酪持水力大小依次為75 ℃樣品＞85 ℃樣品＞95 ℃樣品，說明隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，熱燙溫度低的樣品，干酪的持水力較好。這是由于熱燙拉伸過程引起干酪中凝乳酶和乳酸菌蛋白酶的失活，熱燙溫度越高凝乳酶和乳酸菌蛋白酶失活越嚴(yán)重，進(jìn)而影響蛋白水解程度，導(dǎo)致蛋白水合區(qū)域面積下降造成的。

圖1 不同熱燙溫度的纖絲干酪可榨乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨貯藏時(shí)間的變化Figure 1 Changes in expressible serum in string cheese with three different stretching temperature under different storage

2.2 熱燙溫度對(duì)纖絲干酪水分狀態(tài)的影響

CPMG 指數(shù)衰減曲線擬合得到2 個(gè)組分的數(shù)據(jù)，即T21、T22。表1為不同熱燙溫度的纖絲干酪T21和T22隨貯藏時(shí)間的變化。T21弛豫時(shí)間變化范圍為5～17ms，代表與干酪中的蛋白質(zhì)結(jié)合緊密的結(jié)合水；T22弛豫時(shí)間變化范圍為35～65 ms，代表與干酪中的蛋白質(zhì)結(jié)合松散的自由水［15，16］。自旋－自旋弛豫時(shí)間T2反映了樣品內(nèi)部氫質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境，與氫質(zhì)子所受的束縛力及其自由度有關(guān)，而氫質(zhì)子的束縛程度又與樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有密不可分的關(guān)系，氫質(zhì)子受束縛越大或自由度越小，T2弛豫時(shí)間越短；反之則T2弛豫時(shí)間越長(zhǎng)，因此T21代表的結(jié)合水比T22代表自由水受束縛程度高，即自由度小。由于干酪中的另一主要組成物質(zhì)脂肪是疏水的，因此纖絲干酪中的水分子一定受干酪中蛋白質(zhì)束縛程度不同，或者與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合或者遠(yuǎn)離蛋白質(zhì)。

由表1可知，不同熱燙溫度制作的纖絲干酪樣品T21、T22隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)均呈上升趨勢(shì)，在干酪成熟10d后，75 ℃樣品T21上升了173.8%，T22上升了49.0%；85 ℃樣品T21上升了133.3%，T22上升了40.7%；95 ℃樣品T21上升了102.8%，T22上升了30.4%，說明不同熱燙溫度制作的纖絲干酪內(nèi)部的結(jié)合水和自由水隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)自由度均增大，且自由度增加幅度大小依次為75 ℃樣品＞85 ℃樣品＞95 ℃樣品，即熱燙溫度越低自由度增幅越大。揭示了纖絲干酪中的蛋白質(zhì)在拉伸成型后并不是靜態(tài)的而是進(jìn)行了結(jié)構(gòu)重排［17］，副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)蛋白質(zhì)的水解和酪蛋白的脫鹽作用引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化和蛋白質(zhì)的水合區(qū)域增加［18］，因此引起結(jié)合水和自由水受束縛程度減少，自由度增大；同時(shí)熱燙溫度對(duì)纖絲干酪的成熟過程影響很大，熱燙溫度越高，干酪中酶失活越嚴(yán)重，蛋白質(zhì)水解過程越溫和，水合區(qū)域增加緩慢，結(jié)合水和自由水自由度上升較慢。不同大寫字母表示同行數(shù)值有顯著性差異（P＜0.05），不同小寫字母表示同列數(shù)值有顯著性差異（P＜0.05）。

表1 不同熱燙溫度的纖絲干酪T21和T22隨貯藏時(shí)間的變化Table 1 Changes in T21and T22of string cheese with different stretching temperature under different storage

由表1還可以看出，不同熱燙溫度的纖絲干酪在貯藏10d過程中T21差異顯著；T22在貯藏7d前差異不顯著，貯藏10d后差異顯著，說明干酪在貯藏過程中熱燙溫度對(duì)結(jié)合水的影響程度高于自由水。這是因?yàn)闊釥C溫度主要影響蛋白水解程度，揭示了結(jié)合水自由度的增加是由于蛋白水解引起的，自由水自由度的增加可能是由副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)擠占脂肪球和乳漿水空間，蛋白與乳清水接觸面積增加，水合作用增強(qiáng)引起的。

不同熱燙溫度的纖絲干酪質(zhì)子強(qiáng)度A1和A2隨貯藏時(shí)間的變化見表2。質(zhì)子強(qiáng)度A1和A2是表示樣品中弛豫時(shí)間分別在T21和T22范圍內(nèi)的狀態(tài)水含水率的相對(duì)尺度。由表2可知，隨著貯藏時(shí)間的增加質(zhì)子強(qiáng)度A1呈上升趨勢(shì)，質(zhì)子強(qiáng)度A2呈下降趨勢(shì)，在纖絲干酪成熟10d后75 ℃樣品A1上升206.2%，A2下降38.1%；85 ℃樣品A1上升153.6%，A2下降32.3%；95℃樣品A1上升135.9%，A2下降30.1%，即水分遷移量大小依次為75 ℃樣品＞85 ℃樣品＞95 ℃樣品。說明纖絲干酪在貯藏過程中水分發(fā)生了遷移，從相對(duì)自由態(tài)向結(jié)合態(tài)的遷移過程，熱燙溫度越低水分遷移量越大。干酪在貯藏過程中蛋白質(zhì)水解以及蛋白與脂肪漿液中的水分子水合作用增加，致使副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)可以容納更多的水分子，同時(shí)在脂肪漿液一側(cè)的化學(xué)勢(shì)比副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)一側(cè)化學(xué)勢(shì)高，膜兩邊化學(xué)勢(shì)的不平等引起的滲透作用是干酪內(nèi)相對(duì)自由的水分向副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力，水分在纖絲干酪貯藏期間才可以遷移到副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，成為副酪蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)的一部分［19］。熱燙溫度越高，蛋白質(zhì)水解程度越低，水合區(qū)域面積下降，水合作用減弱，水分遷移量越低。

表2 不同熱燙溫度的纖絲干酪質(zhì)子強(qiáng)度A1 和A2 隨貯藏時(shí)間的變化Table 2 Changes in A1and A2of string cheese with different stretching temperature under different storage

3 結(jié)束語

當(dāng)熱燙溫度在75，85，95 ℃變化時(shí)能夠影響纖絲干酪貯藏過程中蛋白質(zhì)水解程度以及蛋白質(zhì)水合區(qū)域面積變化，因此纖絲干酪的持水力以及水分子的自由度和遷移量隨著熱燙溫度不同呈現(xiàn)不同特征。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著貯藏期延長(zhǎng)低熱燙溫度（75 ℃）的纖絲干酪的持水力高。利用低場(chǎng)核磁共振儀對(duì)纖絲干酪的自旋－自旋弛豫時(shí)間T2的測(cè)定，纖絲干酪中的水分分成兩部分，即結(jié)合水（T21）和自由水（T22），在干酪貯藏10d過程中結(jié)合水和自由水自由度增大，且自由度增加幅度大小依次為75 ℃樣品＞85 ℃樣品＞95 ℃樣品，同時(shí)纖絲干酪在貯藏過程中水分發(fā)生遷移，從相對(duì)自由態(tài)向結(jié)合態(tài)的遷移過程，水分遷移量大小依次為75 ℃樣品＞85 ℃樣品＞95 ℃樣品。

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