超高压处理对奶油奶酪质构、风味及货架期的影响.pdf

基金项目:上海市国资委企业创新发展和能级提升项目(编号:)作者简介:张园园,女,上海电力大学助理研究员,硕士.通信作者:郑远荣(),男,光明乳业股份有限公司研究院乳业生物技术国家重点实验室教授级高级工程师,硕士.E m a i l:Z h a n g y u a n y u a n c o m收稿日期:改回日期:D O I:/j s p j x 文章编号 ()超高压处理对奶油奶酪质构、风味及货架期的影响E f f e c t o f u l t r a h i g hp r e s s u r e t r e a t m e n t o n t h e t e x t u r e,f l a v o ra n ds h e l f l i f eo f c r e a mc h e e s e张园园ZHANGY u a n y u a n刘振民L I UZ h e n m i n郑远荣ZHENGY u a n r o n g(上海电力大学,上海 ;光明乳业股份有限公司研究院乳业生物技术国家重点实验室,上海 )(S h a n g h a iU n i v e r s i t yo fE l e c t r i cP o w e r,S h a n g h a i ,C h i n a;S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fD a i r yB i o t e c h n o l o g y,T e c h n i c a lC e n t e r,B r i g h tD a i r ya n dF o o dC o,L t d,S h a n g h a i ,C h i n a)摘要:目的:确定超高压(HH P)处理奶酪的最适条件.方法:以自制奶油奶酪为研究对象,探究超高压处理压力对奶油奶酪质构、风味及货架期的影响.通过质构仪、固相微萃取气相色谱质谱联用仪及菌落计数法分别对奶酪的质构、风味物质、微生物等进行测定.结果:经HHP处理后,奶油奶酪的硬度、黏性、耐咀性呈降低趋势;当处理压力为 MP a时,奶酪的弹性达到最高,比未处理奶酪增加了(P);当处理压力 MP a时,奶酪挥发性物质的含量和种类明显降低,且 ,MP a处理奶酪与未处理奶酪均位于第一主成分区域;HHP处理人工 染 菌 后 的 奶 油 奶 酪,其 菌 落 数 显 著 下 降(P),且处理压力越大,杀菌效果越好;当HHP处理压力 MP a时,奶酪的货架期从d延长至 d.结论:经HH P处理的奶油奶酪有良好的质地和风味,且其货架期有效延长.关键词:超高压处理;奶油奶酪;质构;风味;货架期A b s t r a c t:O b j e c t i v e:T h i ss t u d ya i m e dt od e t e r m i n et h eo p t i m a lc o n d i t i o n s f o r u l t r a h i g h p r e s s u r e(HH P)c r e a m c h e e s e M e t h o d s:T h ei n f l u e n c eo fn o n t h e r m a lp r o c e s s i n gp r e s s u r eo nt h e t e x t u r e,f l a v o r a n ds h e l f l i f eo fh o m e m a d e c r e a mc h e e s ew e r ee x p l o r e d B yu s i n gt h et e x t u r ep r o f i l ea n a l y s i s(T P A),s o l i d p h a s e m i c r o e x t r a c t i o n g a s c h r o m a t o g r a p h y m a s s s p e c t r o m e t r y(S PME G C M S),a n dc o l o n yc o u n t i n g m e t h o d,t h et e x t u r e,f l a v o r s u b s t a n c e s,a n dm i c r o o r g a n i s m so fc h e e s ew e r ei d e n t i f i e da n de v a l u a t e d R e s u l t s:A f t e r HH Pt r e a t m e n t,t h eh a r d n e s s,a d h e s i v e n e s s,a n dr e s i l i e n c e o fc r e a m c h e e s e d e c r e a s e d T h es p r i n g i n e s s o f c h e e s e r e a c h e d t h e h i g h e s t a t MP a,s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s i n gb y(P)Wh e nt h ep r e s s u r ei sm o r et h a no re q u a lt o MP a,t h ec o n t e n ta n ds p e c i e so fv o l a t i l es u b s t a n c e si nc h e e s ea r es i g n i f i c a n t l yr e d u c e d P r i n c i p a lc o m p o n e n t a n a l y s i ss h o w e dt h a t a n d MP a t r e a t e dc h e e s ea n d u n p r e s s u r i z e d c h e e s e w e r e b o t h i n t h e f i r s t p r i n c i p a lc o m p o n e n t a r e a A f t e rHH Pt r e a t m e n to fa r t i f i c i a l l yd y e dc r e a mc h e e s e,t h en u m b e ro fb a c t e r i a lc o l o n i e sd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y(P),a n dt h eg r e a t e rt h et r e a t m e n tp r e s s u r e,t h eb e t t e rt h eb a c t e r i c i d a le f f e c t Wh e nt h e HH Pt r e a t m e n tp r e s s u r ei sg r e a t e r t h a no re q u a lt o MP a,t h es h e l fl i f eo fc h e e s ew a se f f e c t i v e l ye x t e n d e df r o m d a y st o d a y s C o n c l u s i o n:T h ec r e a mc h e e s et r e a t e db y HH Ph a sag o o dt e x t u r ea n do r i g i n a lf l a v o rw h i l ee f f e c t i v e l ye x t e n d i n gt h es h e l f l i f e K e y w o r d s:h i g h h y d r o s t a t i cp r e s s u r e(HH P);c r e a m c h e e s e;t e x t u r e;f l a v o r;s h e l f l i f e奶油奶酪是北美最著名的软质奶酪之一,被广泛用作调味酱和奶酪蛋糕等产品的原料.S o n g等发现,奶油奶酪在食品行业中的经济作用越来越重要,预计到 年全球奶酪市场规模将达 亿元.奶油奶酪属于新鲜奶酪,质地柔软,脂肪含量和水分活度较高,但货架期较短.近年来,为了实现奶油奶酪的商业无菌化,在室温下加工的奶油奶酪需要经过 /m i n高温处理才能达到灭菌的目的.然而,强烈的热处理不可避免地破坏了食品的营养价值、颜色、质地和风味.超高压技术作为新型非热加工技术,可以极大地保障食品的品质和安全性,对于促进奶酪制品的开发和推广具有重大的现实意义.姜珠等研究表明,超高压(HH P)F OO D&MA CH I N E R Y第 卷第期 总第 期|年月|处理能 增 强 奶 酪 网 络 结 构 的 稳 定 性,且 在 M P a和 M P a下的奶酪黏弹性较好.HH P处理可有效缩短奶酪的成熟时间,通过降低发酵剂微生物数量和蛋白质水解速率来延长干酪贮藏期,通过改善奶酪的流变特性和质构特性 来 提 高 干 酪 品 质.E v e r t A r r i a g a d a k等 发 现,H P P处理(,M P a/m i n)能够将新鲜奶酪的货架期延长至 d,且对奶酪风味的影响甚微.研究拟以 ,MP a/m i n为HH P处理条件,室温下探究超高压处理对奶油奶酪质构、风味和货架期的影响,旨在阐述并分析HH P处理对奶油奶酪的影响过程与机制,确定HH P处理奶酪的最适条件,为超高压技术在奶酪工业化生产中的应用提供依据.材料与设备材料奶油奶酪:自制;氯化钠、N aHP O:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;平板计 数 琼 脂(P C A)培 养 基、乳 酸 链 球 菌 培 养 基M 琼脂(M )培养基、马铃薯葡萄糖琼脂(P D A)培养基、灭菌生理盐水:国药集团化学试剂有限公司;CHOO Z I TMM L a c t o c o c o c c u s l a c t i s s u b s pL a c t i s、L a c t o c o c o c c u s l a c t i s s u b s pl a c t i s c r e m o r i s、L a c t o c o c o c c u s l a c t i s s u b s pl a c t i sb i o v a rD i a c e t y l a c t i s发酵剂:丹尼斯克公司.仪器与设备超高压设备:F P G 型,英国S T AN D T E DF L U I DP OWE R公司;隔水式恒温培养箱:G N P 型,上海精宏实验设备有限公司;电子天平:B S A CW型,赛多利斯(上海)贸易有限公司;立式电热压力灭菌锅:L DZ X AI型,上海申安医疗器械厂;质构分析仪:TA X T p l u s型,超技仪器有限公司;固相微 萃 取(S PME):/m D V B/C A R/P DM S型,美国S i g m a A l d r i c h公司;气相色谱质谱联用仪(G C M S):A C型,美国安捷伦公司;恒温水浴箱:G F L 型,德国G F L公司;超净工作台:TH C B 型,英国L a b c o n c o公司.试验方法奶油奶酪制备工艺原料乳(脂肪含量)标准化(/MP a)巴氏杀菌冷却()添加发酵剂酸化(p H)凝乳切割保温搅拌吊袋排乳清(h)拌盐()压模成型无菌包装超高压处理将奶油奶酪切成长正方体(c mc mc m),抽真空包装,依次置于超高压腔中(高压介质为水和丙二醇混合物),以未超高压处理的奶酪作对照组.超高压处理组在不同压力(,MP a)下处理 m i n,处理环境为 的中试车间,加压处理后的奶酪于贮藏.质构测定采用T P A二次下压法.将制备好的样品于冰箱平衡 m i n,为确保数据的准确性,测试在m i n内完成,每组奶酪平行测定次.探头类型为P/R,测前速率mm/s,测试速率mm/s,测后速率mm/s,下压距离mm,触发力 N,并利用质构分析仪自带软件E x p o n e n t进行处理,获得奶酪的硬度、黏性、弹 性、内 聚 性、耐 嚼 性 和 回 复 性 等 功 能 特 性数据.风味物质测定参照王磊等 的方法.()色谱条件:色谱柱为D B w a x(m mm m);进样温度 ;不分流;载气为氦气;流量为m L/m i n;程序升温为 保持m i n,以/m i n升至 ,保持m i n.()质 谱 条 件:离 子 源 温 度 ;四 级 杆 温 度 ;电离方式为E I,e V;扫描方式为全扫描;质量范 围 a m u.气 相 色 谱 质 谱 数 据 处 理 由C h e m S t a t i o nI n t e g r a t o r r系统完成,化合物经N I S T 谱库检测匹配,选取相似度 的物质,通过峰面积归一法计算目标化合物的相对百分含量.货架期微生物检测()人工染菌组试验:称取g奶油奶酪于灭菌后的聚乙烯袋中,共份,每份滴加m L乳酸菌菌悬液(接种量为 C F U/m L),真空包装后于冰箱过夜,进行HH P处理,以未经HH P处理的染菌样品为对照组.()微生物超标评测标准:按G B 执行.()菌落总数:按G B 执行.()霉菌、酵母数:按G B 执行.()乳酸菌数:按G B 执行.数据处理采用E x c e l、S P S S等软件进行数据处理,并进行显著性分析.结果与分析HH P处理对奶油奶酪质构的影响由表可知,HH P处理的奶油奶酪的硬度、黏性、耐咀性呈下降趋势.HH P处理可以减弱奶酪酪蛋白的疏水作用,使得基质中的水分子之间的距离减小,水分子渗透并附着在酪蛋白内部的氨基酸上,从而改变酪蛋白的性质,随着酪蛋白胶粒直径的变小,奶酪中的水分增加 .在 MP a/m i n处理条件下,奶酪的硬度显著提高(提高了),压力过大会导致水分渗出,奶酪的含水量降低,使奶酪基质更加紧凑,达到硬化的效|V o l ,N o 张园园等:超高压处理对奶油奶酪质构、风味及货架期的影响表HH P处理对奶油奶酪质构的影响T a b l eE f f e c t so fHHPp r e s s u r ev a r i a b l eo nt h e t e x t u r eo f c r e a mc h e e s e处理条件硬度/N黏性/(Ns)弹性内聚性耐咀性/N回复力对照组 b b b a b a MP a/m i n b b a a b a b MP a/m i n b b a a b a b MP a/m i n b a c a b a b MP a/m i n a a c a a b 字母不同表示差异显著(P).果.张园园等 研究表明,HHP处理对奶酪的硬度和耐咀性有显著影响,与未经HH P处理的相比分别降低了,且压力越高下降越显著(P).O k p a l a等 发现新鲜奶酪的黏着性随HHP处理压力的增加(MP a)而降低,与研究结果一致.当处理压力为 MP a时,奶酪的弹性达到最大,与未经HH P处理的相比增大了(P).E v e r t A r r i a g a d a等 研究发现,加压处理的奶酪更不易变形,且有更好的弹性.奶酪的质地取决于蛋白质网络和脂肪填充颗粒的性质,压力引起的弹性变化归因于蛋白分子非共价相互作用和酪蛋白与钙平衡的复杂变化.当HH P处理压力 MP a时,奶酪的内聚性和回复力无显著变化.综上,MP a/m i n处理的奶酪硬度适中,弹性较高且易于咀嚼.HHP处理对奶油奶酪风味物质的影响由表可知,经S P M E萃取和G C M S分析后共检出 种挥发性物质,其中烃类 种,酮类种,醇类种,醛类种,酯类种,酸类种.在奶油奶酪顶空检测分析中,酮是最丰富的挥发性化合物,其对奶酪风味贡献最大,其次是酯类,酯类化合物是奶油奶酪中重要的香味成分,主要贡献水果香气和甜味.当HH P处理压力 M P a时,奶酪中酮类的种类多于对照组,但其含量略低于对照组.当HH P处理压力 MP a时,其挥发性物质的种类和 含 量 均 明 显 降 低.当HH P处 理 压 力 为 ,MP a时,奶酪的挥发性成分几乎不受影响.酮类化合物风味独特,阈值较低,对奶油奶酪风味形成起着非常重要的作用.由表可知,乙偶姻是含量最高的酮,其次是庚酮和戊酮.乙偶姻是奶油奶酪中最重要的特征香气之一,是乳酸乳球菌和明串珠菌属柠檬酸代谢的产物,具有浓郁的奶油、脂肪、黄油样香气.当HHP处理压力 MP a时,乙偶姻含量显著降低(P),HH P处理可以降低发酵微生物的数量,从而抑制乙偶姻的合成,导致其含量降低.庚酮具有新鲜的奶油味和类似梨的水果香味,戊酮可赋予奶酪果香表HHP处理对奶油奶酪风味的影响T a b l eE f f e c t so fHH Pp r e s s u r ev a r i a b l eo nf l a v o ro f c r e a mc h e e s e处理条件酮类物质种类含量/酯类物质种类含量/醛类物质种类含量/醇类物质种类含量/酸类物质种类含量/对照酪 MP a/m i n MP a/m i n MP a/m i n MP a/m i n 表HH P处理对奶油奶酪酮类化合物含量的影响T a b l eE f f e c t so fHHPp r e s s u r ev a r i a b l eo nk e t o n ec o m p o u n d so f c r e a mc h e e s e处理条件戊酮/庚酮/壬酮/乙偶姻/十一烷酮/辛酮/对照组 a a a a a a MP a/m i n a a b a a b c MP a/m i n a a b a a b MP a/m i n b a b b a b c MP a/m i n c b b b bn d 字母不同表示差异显著(P);n d为未检出.贮运与保鲜S TORAG ET RAN S P OR TA T I ON&P R E S E RVAT I ON总第 期|年月|及轻微的 牛奶 香 气.当HH P处 理 压 力 MP a时,庚酮和戊酮含量稳定.酯类具有花香和果香,阈值较低,可以中和酸类浓度过高产生的刺激性气味,使奶酪的风味更加柔和,其也是奶酪中的重要风味物质 .由表可知,己酸乙酯检出含量最高,其具有强烈的果香和酒香香气,并有苹果、菠萝、香蕉样的香气,当处理压力 MP a时,其含量无显著性变化.内酯是醇酸经脱水酯化形成的一种环状结构,比较稳定,不容易分解,这也是HH P处理对酯类含量基本无影响的原因.丁位癸内酯(癸内酯)已被描述为奶油奶酪最重要的内酯;丁位十二内酯具有桃子的香气,在低浓度下呈奶油气味;这两种内酯在加压处理前后无显著变化.由表可知,当HH P处 理压 力 MP a时,奶 酪表HH P处理对奶油奶酪酯类化合物的影响T a b l eE f f e c t so fHH Pp r e s s u r ev a r i a b l eo ne s t e r sc o m p o u n d so f c r e a mc h e e s e处理条件己酸乙酯/己酸烯丙酯/羟基辛酸内酯/丁位癸内酯/丁位十二内酯/对照组 a bn d a MP a/m i n a a b a MP a/m i n a a b a a MP a/m i n b a b a a b MP a/m i nn dn d a a b 字母不同表示差异显著(P);n d为未检出.醛类、醇类和酸类的主要挥发性物质未受到显著影响.醛类物质通常具有较低的阈值并对奶酪整体风味有显著贡献.己醛是奶油奶酪中主要的醛,具有生的油脂、青草气和苹果香味.苯甲醛是由色氨酸或苯丙氨酸转化而来,对奶酪整体良好风味的形成有重要作用,其能表现出杏仁味,当HH P处理压力为 ,MP a时,其含量呈增长趋势.奶酪中的醇类一般是通过乳糖代谢、氨基酸代谢、甲基酮还原等途径产生,戊醇能呈甜味、水果味和坚果味,当HH P处理压力为 MP a时其含量显著提高(P),在某种程度上促进了奶酪中醇类的合成代谢.辛醇具有柠檬气味,十二醇略具有月下香及紫罗兰的香气,具有微弱但很持久的油脂气息,HHP处理前后二者含量稳定.酸类化合物的存在有利于奶酪风味的释放,这在奶酪风味和气味中起着重要的作用.乙酸能够赋予奶油奶酪强烈的酸味,己酸赋予奶酪中等到强烈的类似山羊奶气味,当HH P处理压力 MP a时,酸类物质含量稳定.由图可知,第一主成分解释了 的变量,第二表HHP处理对奶油奶酪其他风味物质的影响T a b l eE f f e c t so fHH Pp r e s s u r ev a r i a b l eo no t h e r f l a v o rs u b s t a n c e so f c r e a mc h e e s e处理条件己醛/壬醛/苯甲醛/戊醇/辛醇/己醇/十二醇/乙酸/己酸/对照组 a a b M P a/m i n a c a M P a/m i n a c a M P a/m i n b b a n d n d M P a/m i nn d b a b n d n dn d 字母不同表示差异显著(P);n d为未检出.图挥发性风味物质主成分分析结果F i g u r eS c o r ep l o t a n df a c t o r l o a d i n go fp r i n c i p l ec o m p o n e n t sa n a l y s i so fv o l a t i l ec o m p o u n d s|V o l ,N o 张园园等:超高压处理对奶油奶酪质构、风味及货架期的影响主成分解释了 的变量.当HH P处理压力为 ,MP a时,其奶酪与对照组处在相近的风味区域内,说明适宜的压力处理可以保持奶酪原有的风味物质,在某种程度上还可以改善其风味.HHP处理对货架期的影响奶油奶酪是一种新鲜的软质奶酪,营养丰富,易受微生物影响.超高压的杀菌效果主要是通过诱导微生物细胞形态、细胞壁、细胞膜发生变化,改变其生化反应和遗传机制来实现杀菌的目的.由图(a)可知,奶酪加压后菌落数显著下降(P),且HHP处理压力越大,杀菌效果越好.当HHP处理压力为 MP a时,菌落总数下降了个对数值(P).沈梦琪等 研究表明,MP a/m i n/m i n的处理条件能够显著杀灭生牛乳中的微生物,在贮藏 d后,其微生物数量才超出评测标 准.由 图(b)可 知,当HH P处 理 压 力 MP a时,贮藏期内未检测到微生物.未加压的奶酪在贮藏周后微生物超标且不能食用.由图(c)可知,微生物在贮藏期内的变化趋势与乳球菌的相似,当HH P处理压力为 MP a时,其杀菌效果显著(P),实现了延长奶酪货架期的目的.霉菌和酵母类是乳制品中常见的腐败菌,尤其是软质新鲜奶酪如奶油奶酪.由图(d)可知,与对照组相比,HH P处理明显减少了微生物初始数量,贮藏第天,MP a处理的霉菌、酵母总数降低了 l g(C F U/g)(P).当HH P处理压力 MP a时,奶酪的货架期由d延长至 d,HH P处理能有效延长奶油奶酪的货架期.字母不同表示差异显著(P)图HH P处理对奶油奶酪微生物的影响F i g u r eE f f e c t so fHHPp r e s s u r ev a r i a b l eo nm i c r o b eo f c r e a mc h e e s e s结论探究了不同超高压处理压力对奶油奶酪质构、风味物质和货架期的影响.结果表明:超高压处理的奶油奶酪的硬度、黏性、耐咀性呈降低趋势,当超高压处理压力为 MP a时,奶酪的弹性达到最高,与对照组相比增加了(P),此时奶酪的硬度适中,弹性较高且更易咀嚼.当超高压处理压力为 M P a时,奶酪中挥发性物质的含量和种类明显降低.超高压处理人工染菌后的奶油奶酪,其菌落数显著下降(P ),且处理压力越大,杀菌效果越好.当超高压处理压力 M P a时,奶酪的货架期由d延长至 d,说明超高压处理可以有效延长奶油奶酪的货架期.综上,超高压处理奶酪的最佳工艺条件为 MP a/m i n.后续可研究超高压处理干酪的应用性能.参考文献1 BRIGHENTI M,GOVINDASAMYLUCEY S,JAEGGI J J,et al.Behavior of stabilizers in acidified solutions and their effect on thetextural,rheological,and sensory properties of cream cheese J.Journal of Dairy Science,2020,103(3):2 0652 076.2 SONG B,ZHU P P,ZHANG Y M,et al.Preparation and qualityassessment of processed cream cheese by high hydrostatic pressurecombined thermal processing and sporeinduced germination J.贮运与保鲜S TORAG ET RAN S P OR TA T I ON&P R E S E RVAT I ON总第 期|年月|Journal of Food Engineering,2023,341:111319.3 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