魏光強，王鈺潭，毛興菊，廖紫玉，楊 婧，黃艾祥

（云南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，云南 昆明 650201）

乳扇是云南大理州白族人民的一種歷史悠久、民族特色濃郁的傳統(tǒng)酸凝拉伸型干酪，早在1563年明朝楊升庵所編著的《南詔野史》中就有“酥花乳線浮杯綠”的記載[1]。目前乳扇以手工加工為主，是將酸木瓜熬制的酸漿或經(jīng)發(fā)酵后的酸乳清加熱后，加入牛奶，酪蛋白酸凝后得到的凝乳團拉伸而成。拉伸成型是乳扇加工的關(guān)鍵、難點環(huán)節(jié)，而酸凝pH值對拉伸成型至關(guān)重要。

拉伸型干酪是指凝乳在熱水中經(jīng)過拉伸揉捏處理，使其具有獨特的可塑性，同時賦予成品干酪特有的纖維結(jié)構(gòu)、融化性和拉伸性。拉伸型干酪制作時的酸化pH值、凝乳時間以及堆釀溫度等處理條件都會對其內(nèi)部組成以及蛋白結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響[2-4]。周穎喆[5]、劉金博[6]、杜瑩[7]等研究了熱燙拉伸溫度和拉伸次數(shù)對Mozzarella理化和功能特性，以及成熟期間品質(zhì)特性的影響，表明熱燙拉伸處理會使Mozzarella干酪的蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生大幅度的改變，各組分也會重新分布并伴隨著含量的變化，這一步驟對于Mozzarella功能特性的形成起著關(guān)鍵的作用。酸促凝膠是酸凝奶酪加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是指當新鮮牛乳的pH值降至酪蛋白的等電點附近時，酪蛋白膠束之間相互交聯(lián)聚集，溶解度下降，最終形成網(wǎng)狀乳凝膠的過程[8]。乳扇作為傳統(tǒng)酸凝拉伸型干酪，其加工工藝為：酸乳清（pH＜3.2）經(jīng)加熱后添加牛奶，酸促凝膠得到乳扇凝團，凝團經(jīng)熱燙拉伸，晾曬后得到乳扇。加工過程中酸凝pH值與熱燙拉伸條件為主要控制點，尤其是酸凝pH值對乳扇凝團的硬度、彈性、韌性、光滑程度具有重大影響，甚至決定了乳扇成型的成功與否。竇玉萍等[9]研究表明，在乳扇的生產(chǎn)過程中，熱燙拉伸時凝塊的pH值與溫度等條件對產(chǎn)品的產(chǎn)量及風味有著重要的影響?；⒊幏f等[10]研究了不同凝乳條件對傳統(tǒng)乳扇品質(zhì)的影響，得出風味的變化主要受凝乳方式的影響，而色澤、質(zhì)構(gòu)的變化則受凝乳方式和凝乳pH值的控制。綜上所述，酸凝pH值對乳扇的拉伸成型影響較大。

研究以乳扇加工的酸凝pH值為條件，采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳、傅里葉變換紅外光譜、激光共聚焦掃描顯微鏡、激光粒徑儀和質(zhì)構(gòu)儀研究不同酸凝pH值（4.2、4.5、4.8、5.1和5.4）對乳扇凝團的基本組分、質(zhì)構(gòu)、粒徑，蛋白質(zhì)降解和二級結(jié)構(gòu)含量，以及微觀結(jié)構(gòu)的影響，探討酸凝pH值對乳扇凝團理化特性、蛋白結(jié)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)的影響，分析酸凝pH值對乳扇拉伸成型的影響。以期為乳扇加工參數(shù)的選擇提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荷斯坦牛奶由云南德摩菲爾生物科技有限公司提供，其主要成分含量為：蛋白質(zhì)3.1%，脂肪3.4%，總固體含量11.84%，乳糖4.88%，酸度13.38oT。酸乳清：由自主篩選的發(fā)酵乳桿菌與保加利亞乳桿菌發(fā)酵乳清而成，pH 3.17。

甘油、溴酚蘭、考馬斯亮藍G250（均為分析純）、異硫氰酸熒光素（fluorescein isothiocyanate isomer，F(xiàn)ITC）、Nile Red（均為色譜純） 美國Sigma公司；丙烯酰胺、四甲基乙二胺（N,N,N′,N′-tetramethylethylenediamine，TEMED）均為分析純美國Amresco公司；蛋白質(zhì)Marker 北京Solarbio公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FD-1A-50冷凍干燥機 上海比朗儀器制造有限公司；DYY-6C電泳儀 北京六一儀器廠；1658001垂直電泳槽美國Bio-Rad公司；TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀 英國SMS公司；Nicolet iS10傅里葉變換紅外光譜儀 賽默飛世爾科技（中國）有限公司集團；IX81激光共聚焦掃描顯微鏡 日本奧林巴斯公司；Rise-2002激光粒度儀 濟南潤之科技公司。

1.3 方法

1.3.1 乳扇凝團樣品的制備

乳扇凝團制備工藝：酸乳清（80 mL，pH 3.17）→加熱至80 ℃→添加牛奶（500 g）→調(diào)整pH值→加熱凝乳（70 ℃）→乳扇凝團→熱燙拉伸（溫度70 ℃；時間110 s）。在調(diào)整pH值步驟中分別調(diào)整酸凝pH值至4.2、4.5、4.8、5.1、5.4，然后進行加熱凝乳，制得5 組乳扇凝團，此外，按照上述乳扇凝團制備工藝，再次制備酸凝pH值為4.8的乳扇凝團，凝團經(jīng)熱燙拉伸處理制得拉伸組乳扇凝團，共6 組乳扇凝團。共制備兩份乳扇凝團，一份置于4 ℃冰箱保藏，一份凍干制得凍干粉，備用。

1.3.2 乳扇凝團的理化成分測定

將1.3.1節(jié)制備的6 組乳扇凝團在4 ℃冰箱中放置12 h去除表面水分，分別參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》、GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》和GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》，測定6 組乳扇凝團的水分、蛋白質(zhì)及脂肪含量。

1.3.3 乳扇凝團的粒徑測定

使用Rise-2002激光粒度分析儀進行粒度分布測定。準確稱取0.1 g不同組別的乳扇凝團凍干粉，利用激光粒度分析儀進行乳扇凝團粒徑檢測，選取D50值為顆粒平均直徑，采用蒸餾水作為介質(zhì)，設(shè)置超聲時間1 min。

1.3.4 乳扇凝團的質(zhì)構(gòu)剖面（texture profile analysis，TPA）分析

采用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀測定6 組不同處理的乳扇凝團的硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性，測定參數(shù)為探頭類型P/36R、下降速率5 mm/s、測試速率1 mm/s、觸發(fā)力2.0 N、形變量50%。

1.3.5 乳扇凝團的蛋白結(jié)構(gòu)分析

1.3.5.1 十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳

分別稱取6 組乳扇凝團凍干粉，配制成質(zhì)量濃度為1.5 mg/mL的樣品溶液，按照樣品溶液：上樣緩沖液4∶1的比例制備1 mL的上樣液，金屬浴加熱（95 ℃、10 min）；離心（4 ℃，8 000 r/min，2 min），取15 μL樣品上樣，采用體積分數(shù)4%濃縮膠與體積分數(shù)15%的分離膠進行電泳分離，電泳所用Marker的分子質(zhì)量范圍在10～180 kDa之間。電泳結(jié)束后，電泳膠片用考馬斯亮藍G-250染液染色1 h，用體積分數(shù)20%的甲醇與冰醋酸的混合液進行脫色至電泳條帶清晰可見，電泳膠片使用Quantity One軟件拍攝圖像并進行分析。

1.3.5.2 酪蛋白二級結(jié)構(gòu)相對含量測定

采用Nicolet iS10紅外光譜儀進行紅外分析。將凍干后的乳扇凝團樣品平鋪在采樣器附件ZnSe晶片上，設(shè)置分辨率為4 cm-1，掃描范圍為650～4 000 cm-1。選取酰胺III帶（1 220～1 330 cm-1）的譜線范圍，首先使用Peakfit 4.12對該譜線范圍的圖譜進行基線校正、去卷積并二階求導，之后對得到的數(shù)據(jù)使用Origin 2018擬合函數(shù)曲線，最后根據(jù)各峰所屬的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)波段計算各峰的積分面積；其所屬的積分面積即為相對含量。

1.3.6 乳扇凝團的微觀結(jié)構(gòu)測定

參照Ong等[11]的方法略作修改，將凍干后的乳扇凝團薄片置于1 mL 0.1 mg/mL的蛋白染液（FITC）和1 mL 0.04 mg/mL的脂肪染液（Nile Red）中浸泡30 min，倒去染液，使用超純水洗滌3 次，之后將樣品放至載玻片上，滴上1 滴甘油，用激光共聚焦掃描顯微鏡觀察樣品圖像。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 酸凝pH值對乳扇凝團理化特性的影響

2.1.1 對理化品質(zhì)的影響

表1 各組乳扇凝團的理化組分Table 1 Physicochemical compositions of Rushan cheese curd samples

由表1可知，隨著酸凝pH值的下降，乳扇凝團的蛋白、脂肪、水分質(zhì)量和成品質(zhì)量呈先上升后下降的趨勢，當pH值為4.8時各組分質(zhì)量和成品質(zhì)量均達到最高值，原因是此時酪蛋白膠粒凝結(jié)成三維空間網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的凝膠，酪蛋白膠束間的親水基團相對較多，凝團持水性好；此外蛋白和脂肪之間的相互作用力能使乳扇凝團中的蛋白質(zhì)和脂肪球緊密結(jié)合，最終使蛋白質(zhì)，脂肪球和水分形成緊密的乳凝膠，提高乳扇凝團的產(chǎn)量和可塑性[12]。當酸凝pH值為5.4和5.1時，酪蛋白膠束剛發(fā)生解離，凝乳不徹底，凝團的各組分質(zhì)量和成品質(zhì)量低，且形成的凝團結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，質(zhì)地較軟，可塑性差；當pH值為4.5或4.2時，酪蛋白膠束之間的引力減弱，形成的酪蛋白膠束凝膠不穩(wěn)定，對脂肪和水分包裹能力弱，形成細小的凝乳顆粒，凝團的各組分質(zhì)量和成品質(zhì)量低[12]。綜上，酸凝pH值通過影響酪蛋白膠束間的作用力從而影響乳扇凝團的理化品質(zhì)，當酸凝pH值為4.8時，乳扇凝團的各組分質(zhì)量和成品質(zhì)量最高，且乳扇易于拉伸成型。

2.1.2 酸凝pH值對乳扇凝團粒徑的影響

表示粒度特征的關(guān)鍵指標中D10、D50、D90、D3、D97分別代表該樣品的累積粒度分布的百分數(shù)達到10%、50%、90%、3%、97%對應的粒徑值，其中D50表示樣品的平均粒徑，D97常用來表示粉體的最大粒徑，D3常用來表示粉體的最小粒徑[13]。不同處理組乳扇凝團粒度分布圖以及粒徑值如圖1和表2所示。如圖1所示，樣品所含顆粒的粒徑均在120 μm以下。

圖1 各組乳扇凝團的粒徑分布圖Fig.1 Particle size distribution of Rushan cheese curd samples

表2 各組乳扇凝團的粒徑值Table 2 Particle size parameters of Rushan cheese curd samples μm

由圖1可知，隨著酸凝pH值的下降，乳扇凝團的粒徑分布逐漸趨近于正態(tài)分布，可能是由于隨著乳扇酸凝pH值的下降，酪蛋白聚集形成穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)，蛋白微粒形態(tài)之間更為接近。由表2可知，隨著酸凝pH值的下降，乳扇凝團的D50、D3和D97均呈先降低后升高的趨勢，酸凝pH值從5.4降至5.1時，磷酸鈣的溶解導致了單體酪蛋白的解離，乳扇凝團的D50、D3和D97均顯著降低[14]（P＜0.05）。當酸凝pH值由5.1降至4.8時，解離的單體酪蛋白之間互相聚合形成膠粒，凝團的粒徑和黏度增大[12]，pH值為4.8時乳扇凝團的D50、D3和D97值分別為（26.74±0.11）、（4.61±0.04）μm和（61.19±0.23）μm，凝團表面光滑且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。而當酸凝pH值降至4.8以下時蛋白膠束雖然會發(fā)生聚集，但難以恢復到天然的緊密球狀結(jié)構(gòu)，因此導致粒徑值顯著增大（P＜0.05），酸凝pH值降至4.2時，乳扇凝團的D50和D97分別為（44.29±0.10）μm和（115.00±1.06）μm，形成顆粒狀的凝乳[12]。綜上，當酸凝pH值不低于4.8時，乳扇凝團粒徑值較低，凝團細膩且質(zhì)地柔軟，當酸凝pH值低于4.8時，乳扇凝團粒徑值大，凝團松散且質(zhì)地較硬。

2.1.3 酸凝pH值對乳扇凝團質(zhì)構(gòu)特性的影響

表3 各組乳扇凝團的TPA分析Table 3 TPA analysis of Rushan cheese curd samples

硬度和膠著性能反映樣品的組織狀態(tài)和韌性，彈性能反映樣品的黏性[15-17]。由表3可知，隨著酸凝pH值的下降，乳扇凝團硬度值和咀嚼性顯著升高（P＜0.05），內(nèi)聚性顯著降低（P＜0.05）；而彈性與膠著性隨酸凝pH值的下降呈先上升后下降的變化趨勢，但變化不顯著（P＞0.05），二者同時在pH 4.8時到達最高值，說明此時的乳扇凝團具有較好的柔韌性和黏彈性。當酸凝pH值高于4.8時酪蛋白膠束形成松散的、無定形結(jié)構(gòu)的聚集體，乳扇凝團質(zhì)地較軟，硬度、彈性和膠著性較低，而內(nèi)聚性較高；當pH值低于4.8時酪蛋白膠束之間的引力減弱，形成的酪蛋白膠束凝膠持水性差，形成細小的凝乳顆粒，凝團的彈性內(nèi)聚性和膠著性較低，而硬度較高[14]。

2.2 酸凝pH值對乳扇凝團蛋白結(jié)構(gòu)的影響

2.2.1 酸凝pH值對乳扇凝團酪蛋白分子結(jié)構(gòu)的影響

從圖2可知，不同酸凝pH值的乳扇凝團酪蛋白分子基本相同，以分子質(zhì)量分別為27.1 kDa和24.9 kDa的α-酪蛋白和β-酪蛋白居多，但分子質(zhì)量約為19 kDa的κ-酪蛋白存在一定的差異。隨著酸凝pH值的升高κ-酪蛋白條帶灰度呈現(xiàn)先變淺后加深的趨勢，在pH 4.8處條帶灰度最淡，降解程度較高。κ-酪蛋白是組成酪蛋白膠束模型的表面物質(zhì)，其表面毛發(fā)層較強的親水性可包裹疏水性較強的α-與β-酪蛋白在溶液中形成穩(wěn)定的膠束結(jié)構(gòu)[18]，而當κ-酪蛋白含量降低后膠束表面破裂，各膠束內(nèi)部的α-與β-酪蛋白通過磷酸鈣相互聚集成為三維空間網(wǎng)狀凝膠，聚集形成體積較大的凝膠結(jié)構(gòu)[19-20]，而重新組合的三維空間膠束間的空隙被水分與脂肪填充，當κ-酪蛋白在大的凝膠表面重新形成保護層時，鎖住了膠束內(nèi)部的水分等其他物質(zhì)并起到穩(wěn)定作用，從而使凝團具有較強的持水性。綜上，酸凝pH值影響κ-酪蛋白降解，進而影響乳扇凝團的質(zhì)量，當酸凝pH值為4.8時，κ-酪蛋白降解程度高，利于乳凝膠的形成，且形成的乳扇凝團穩(wěn)定性和持水性較好。

圖2 各組乳扇凝團的電泳圖譜Fig.2 SD-PAGE of proteins in Rushan cheese curd samples

2.2.2 酸凝pH值對乳扇凝團酪蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響

圖3為6 個不同處理組乳扇凝團在酰胺III帶的紅外原始圖譜的擬合圖，其中1 290～1 330 cm-1波段對應α-螺旋結(jié)構(gòu)，1 220～1 350 cm-1波段對應β-折疊結(jié)構(gòu)，1 265～1 395 cm-1波段對應β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，1 245～1 270 cm-1波段對應無規(guī)卷曲[21]。對各條曲線進行去卷積并二階求導后，使用OriginPro 2018進行曲線擬合并根據(jù)各波段的積分面積計算4 種酪蛋白的相對含量，其結(jié)果如表4所示。

圖3 各組乳扇凝團的紅外原始擬合圖譜Fig.3 FTIR spectra of Rushan cheese curd samples

由表4可知，酪蛋白二級結(jié)構(gòu)的相對含量隨酸凝pH值的下降發(fā)生不同程度的變化，其中α-螺旋與β-折疊相對含量隨著pH值的下降呈先下降后上升的趨勢，在酸凝pH值為4.5時到達最低值，而β-轉(zhuǎn)角與無規(guī)卷曲在酸凝pH值為4.5時相對含量最高，原因是此時pH值逐漸趨向于等電點，酪蛋白表面所帶靜電荷接近零，其離子強度的改變使得酪蛋白分子內(nèi)的氫鍵受其影響，進而改變了二級結(jié)構(gòu)的含量。研究表明，α-螺旋與β-折疊相對含量比值可以在一定程度上表征蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的柔韌性，當α-螺旋/β-折疊數(shù)值越小時，蛋白柔韌性越大[22-23]；而較低的β-轉(zhuǎn)角含量，能使蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定[24]，當酸凝pH值為4.8時乳扇凝團的α-螺旋/β-折疊的比值和β-轉(zhuǎn)角相對含量最小，分別為0.398、20.55%，說明此時乳扇凝團的柔韌性好且結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。綜上，乳蛋白在酸誘導凝膠化過程中，蛋白質(zhì)分子通過疏水性基團互聯(lián)聚集形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，過程中伴隨著二級結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)化[25]，當酸凝pH值為4.8時，α-螺旋展開，其相對含量降低，導致α-螺旋/β-折疊比值小，凝團柔韌性和穩(wěn)定性好。

表4 各組乳扇凝團的酪蛋白二級結(jié)構(gòu)相對含量Table 4 Secondary structure contents of casein in Rushan cheese curd samples

2.3 酸凝pH值對乳扇凝團微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖4 各組乳扇凝團的CLSM圖像Fig.4 CLSM images of Rushan cheese curd samples

如圖4所示，當酸凝pH值低于4.8時，乳扇凝團中蛋白空隙較大，呈疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，此外凝團中的脂肪含量較少，且在脂肪球周圍觀察到少量空白處，表明蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)和脂肪球之間的相互作用很弱[26-27]。隨著酸凝pH值的上升，乳扇凝團的蛋白質(zhì)分布逐漸變得均勻且蛋白骨架變得更加飽滿，凝團中脂肪的含量和體積也隨之增大，脂肪分布變得均勻后又趨向于雜亂。其中酸凝pH值為4.8時，乳扇凝團中的脂肪球在蛋白質(zhì)骨架上分布均勻且和蛋白質(zhì)結(jié)合緊密，同時蛋白質(zhì)的親水基團能結(jié)合并包裹住水分，最終使蛋白質(zhì)，脂肪球和水分形成均勻致密的乳凝膠[28-30]，乳扇凝團可塑性強，與苗穎等[31]研究結(jié)果一致。

3 結(jié) 論

在酸促凝乳時，κ-酪蛋白降解，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開，乳蛋白變性聚集形成乳扇凝團，不同的酸凝pH值可以調(diào)控乳凝膠的理化特性和結(jié)構(gòu)特征，制成質(zhì)構(gòu)各異的乳扇凝團。pH 4.8是形成結(jié)構(gòu)致密、可塑性強乳扇凝團的最佳酸凝pH值，此時：κ-酪蛋白降解程度高，酪蛋白膠束內(nèi)部的α-與β-酪蛋白通過磷酸鈣相互聚集成為三維空間網(wǎng)狀的乳凝膠，α-螺旋與β-折疊比值以及β-轉(zhuǎn)角相對含量最小，分別為0.398和20.55%，乳扇凝團平均粒徑值為（26.74±0.11）μm，凝團具有較高的膠著性和彈性，且各組分含量和產(chǎn)品質(zhì)量最高。微觀結(jié)構(gòu)表明乳扇凝團中的脂肪球分布均勻有序，且與蛋白和水分形成緊密的乳凝膠，凝團可塑性強。當酸凝pH值偏離4.8時，乳扇凝團的平均粒徑值增大，凝團結(jié)構(gòu)松散，α-螺旋與β-折疊比值以及β-轉(zhuǎn)角相對含量值高，乳凝膠穩(wěn)定性差，持水率低，導致乳扇凝團產(chǎn)量低且質(zhì)地過硬或過軟，彈性和可塑性差。綜上，酸凝pH值為4.8時形成的乳扇凝團結(jié)構(gòu)致密、可塑性高，乳扇易于拉伸成型。研究以期為乳扇加工參數(shù)的選擇提供科學依據(jù)。