黑豆豆乳添加量對Mozzarella奶酪成熟過程中品質的影響

白 建，薛建娥

（呂梁學院 生命科學系，山西 呂梁 033001）

奶酪含有豐富的營養物質，成品奶酪中的蛋白質含量比牛乳高了十倍左右[1]，而且奶酪中還含有豐富的礦物質元素、維生素以及胡蘿卜素[2]。黑豆蛋白質的氨基酸組成和動物蛋白相似，其賴氨酸豐富并接近人體需要的比例，發酵后的黑豆不僅保留了黑豆原有的營養成分，而且黑豆中的大分子物質被分解成為小分子物質，一些不溶性的大分子物質可以被分解為可溶的小分子化合物，還能使豆乳中的抗營養物質被加以破壞，所以更容易被人體吸收[3]。

將黑豆豆乳代替一定量的牛乳，不僅可以緩解我國部分地方奶源不足的現況，而且可以將動物蛋白與植物蛋白相互補充，提高奶酪的營養價值。有關豆奶牛奶混合奶酪的研究較多，曹小飛等[4]通過響應曲面法對含豆乳的Mozzarella干酪的生產工藝參數進行了優化，萬俊等[5]對牛乳豆乳混合Camembert干酪加工工藝進行研究，高允盛等[6]對添加限制性酶解豆乳制作模擬Mozzarella干酪優化工藝進行研究，趙平等[7]研究了添加豆乳對Mozzarella混合干酪微觀結構、功能和質構特性的影響，譚淑君等[8]對添加15%黑豆乳牛乳混合奶酪成熟期間理化特性的變化進行了研究。但有關不同含量黑豆豆乳牛乳混合Mozzarella奶酪成熟期間品質變化的研究鮮見報道。因此，本研究將黑豆按照料水比15∶1 000（g∶mL）打成黑豆豆乳，再以2%、4%、6%的黑豆豆乳添加量加入牛乳中制作Mozzarella奶酪（按照Mozzarella奶酪的工藝進行），并對黑豆豆乳牛乳Mozzarella奶酪成熟過程中的水分活度、pH、質構、色澤、蛋白降解等品質指標進行評價，為黑豆豆乳奶酪的開發提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）和保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）：本學院實驗室保藏；新鮮牛乳（密度1.030 g/mL，干物質含量11.05%，蛋白含量3.03%）：當地牧場；黑豆：當地超市；凝乳酶（酶活35 000 RU/g）：丹尼斯克（中國）有限公司；無水乙醇、亞甲基雙丙烯酰、丙烯酰胺、四甲基乙二胺（tetramethylethylenediamine，TEMED）、Tris堿、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、溴酚藍、考馬斯亮藍（R型）、β-巰基乙醇、硫酸銨（ammonium sulfate，APS）（均為分析純）：北京索萊寶科技有限公司；甘油（分析純）：華美生物工程有限公司；甲醇，冰乙酸（均為分析純）：天津市瑞金特化學品有限公司。

1.2 儀器與設備

HH-S8型電熱恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司；SP-XC-ZK01臺式真空包裝機：晉中佳通機電科技有限公司；LC-406立式冷藏陳列柜：江蘇阪神電器股份有限公司；LD5-2B低速離心機：北京雷勃爾醫療器械有限公司；HD-6型智能水分活度測量儀：無錫市華科儀器儀表有限公司；PHSJ-3F型pH計：上海精密科學儀器有限公司；DYY-6C型電泳儀：北京六一生物科技有限公司；CM-5型色差儀：柯尼卡美能達控股有限公司；TMS-Pro質構儀：美國Food Technology Corporation公司；奶酪槽：自制；DJ13B-D08EC九陽豆漿機：山東九陽股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑豆豆乳牛乳奶酪加工工藝流程

精選黑豆→室溫浸泡（20 h）→磨漿（料水比15∶1 000）（g∶mL）→過濾→黑豆豆乳

牛乳→加入黑豆豆乳（2%、4%、6%）→混勻→殺菌（63 ℃，30 min）→冷卻（40 ℃）→添加發酵劑（0.5%的混菌，嗜熱鏈球菌∶保加利亞乳桿菌=1∶1）→發酵（40 ℃，30 min）→加凝乳酶（0.3%，40 ℃）→凝乳（40 ℃，30 min）→凝乳切割→排乳清→加鹽（1.8%鹽）→熱燙拉伸成型（在熱水中加8%的鹽）→成熟（4 ℃）→黑豆豆乳牛乳奶酪

1.3.2 理化指標的測定

（1）水分活度的測定

將奶酪切成小碎塊，將樣品碎塊鋪在樣品盒的三分之二處，用水分活度儀對奶酪碎塊進行測定。

（2）pH的測定[9]

取不同成熟期的黑豆豆乳牛乳奶酪樣品2.000 g，在每個樣中加入20 mL的蒸餾水進行多次勻漿，測定不同樣品不同成熟期的pH值。

（3）質構的測定[10-11]

取一定成熟期的樣品，切成20 mm×20 mm×20 mm的小塊，用質構儀進行質構檢測，對不同成熟時期的四組奶酪樣品的彈性、內聚性、咀嚼性、黏附性、硬度等特性進行測定。測定參數：6 mm的圓柱形探頭，間隔時間：5 s，穿刺距離：12 mm，檢測速度：60 mm/min，起始力：0.4 N，測后速度：200 mm/min。

（4）色差的測定

采用色差儀對奶酪樣品進行3次平行測定，取平均值。樣品切成1～2 mm厚度的薄片，色差儀以標準白板校準后測其色澤。結果用L*值、a*值、b*值表示，其中L*值為明亮度，在1～100之間且值越大，表示色澤越白；a*值為紅綠值，a*值大于零時，表示色澤為紅色，并且值越大，紅度越深，a*值小于零時，表示色澤為綠色；b*值為黃藍值，b*值大于零時，表示色澤為黃色，b*值小于零時，表示色澤為藍色。

（5）蛋白質降解[12-13]

采用十二烷基硫酸鈉-聚丙酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）法測定降解蛋白質分子質量。分別配制5%的濃縮膠和12%的分離膠，Tris-甘氨酸（pH 8.9）電泳緩沖液，5.0 mol/L的尿素樣品緩沖液。將奶酪樣品用水研磨溶解后，離心后去除上層脂肪和沉淀，將溶液的蛋白含量調整為1.5 mg/mL，加入樣品緩沖液、溴酚藍、β-巰基乙醇混合均勻并加熱煮沸，取10 μL混合溶液進樣。濃縮膠電壓80 V，分離膠電壓120 V，電泳完成后將凝膠用考馬斯亮藍G250 染色。

2 結果與分析

2.1 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中水分活度的變化

由圖1可知，黑豆豆乳牛乳奶酪在剛制作完成時，水分活度較高，是因為在制作奶酪的工藝中，由于排除乳清不夠完全，而且在熱燙擠壓過程中，水分不能排除干凈，所以，殘留在黑豆牛奶奶酪中的水分還比較多。無論是對照組（不添加黑豆豆乳的牛乳奶酪）還是其他三組加入黑豆豆乳的奶酪，在成熟期間的水分活度整體呈現下降的趨勢；而且在0～30 d，水分活度下降較快，而在成熟后期60～90 d水分活度下降較慢。在同一成熟期內，加入黑豆豆乳的量越多，水分活度越高。隨著成熟時間的延長，添加黑豆豆乳奶酪的水分活度下降幅度較對照奶酪下降速度要快，成熟90 d后，對照組的水分活度下降0.022，2%組的水分活度下降0.031，4%組的水分活度下降0.032，6%組的水分活度下降0.033，隨著豆乳添添加量的增多，水分活度下降也增加，與研究報道的在牛乳中添加豆乳增加了奶酪的水分活度相似[14]，這有可能是因為黑豆蛋白具有良好的保水性，持水能力很強，水分不易排除[15]。在奶酪成熟過程中水分活度下降，是因為蛋白質以及脂肪發生了分解，在化學鍵斷裂時要與奶酪中的游離水進行結合；而且在奶酪成熟貯藏的過程中，水分也會逐漸蒸發；在奶酪成熟后期水分活度降低較少，是因為隨著奶酪的成熟，奶酪的表面析出了一層游離油，從而減少了奶酪內部水分向外擴散，所以奶酪的水分活度變化量減少[16]，從而可以使奶酪保持一定的水分活度。從水分活度變化來看，為保證奶酪貯藏過程中的品質，延長保質期，黑豆豆乳添加量以2%為宜。

圖1 各組奶酪成熟過程中水分活度的變化Fig.1 Change of water activity of cheese during ripening process of each group

2.2 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中pH值的變化

pH值是指酸堿性，也就是指氫離子的濃度，主要是代表奶酪的酸度。由圖2可知，加入黑豆豆乳奶酪與對照奶酪的pH變化趨勢基本相同。剛制作好奶酪的pH是在6左右，在成熟30 d期間奶酪的酸度有明顯的下降，從pH值6一直下降到5.6左右。pH下降的主要原因是乳酸菌的發酵，使乳糖轉化為乳酸引起的。在30～60 d期間，pH開始處于上升階段，這是因為此時乳糖已經被大量消耗[17]，乳酸菌活性下降且產生一些蛋白酶，蛋白酶將蛋白質分解，使其產生堿性物質氨基酸以及氨[18]，所以到30～60 d的時候，pH又逐漸上升。在60～90 d，各組樣品的pH幾乎處于穩定狀態。當黑豆豆乳加入量為4%和6%時，整個成熟過程中奶酪的pH顯著低于對照（P＜0.05），可能與黑豆豆乳促進奶酪中乳酸菌的發酵活性有關。從pH值變化來看，適宜的黑豆豆乳添加量為4%、6%。

圖2 各組奶酪成熟過程中pH值的變化Fig.2 Change of pH value of cheese during ripening process of each group

2.3 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中質構的變化

質構指標包括硬度、黏附性、彈性、咀嚼性、內聚性、膠粘性等，奶酪的質構的測定可以判斷其品質的好壞，也可通過質構分析來判定人們對奶酪的喜歡程度。添加黑豆豆乳各組奶酪成熟過程中的質構指標變化結果見表1。

由表1可知，各組奶酪的硬度隨著成熟時間的延長逐漸降低，奶酪成熟過程中蛋白質的水解作用導致其網狀結構被破壞，進而其硬度不斷降低[9]。成熟0 d時添加黑豆豆乳奶酪的硬度顯著大于對照組（P＜0.05），成熟30 d后，添加豆乳4%、6%組奶酪的硬度顯著高于對照組（P＜0.05），可能的原因是隨著豆乳添加量的增多，奶酪中蛋白質的含量不斷增加，經過熱燙拉伸處理后，黑豆中的蛋白與牛奶中的酪蛋白分子鏈展開，這兩種蛋白分子相互作用，形成緊密的網狀結構，使奶酪的凝膠結構更致密[19]。

表1 各組奶酪成熟過程中質構指標的變化Table 1 Change of texture indexes of cheese during ripening process of each group

彈性是受到擠壓形變后恢復原有形態的能力。由表1可知，各組奶酪的彈性都隨著成熟時間的延長呈下降的趨勢，成熟30 d前，各組奶酪的彈性差異不顯著（P＞0.05），而成熟60 d時，添加4%豆乳奶酪的彈性顯著高于其他組（P＜0.05），成熟90 d時，各添加豆乳奶酪的彈性顯著高于對照組（P＜0.05）。說明添加黑豆豆乳對奶酪成熟前期的彈性影響不大，而在成熟后期對奶酪的彈性有顯著影響（P＜0.05），可能是因為隨著成熟過程中蛋白質的水解，其膠束結構逐漸減弱，黑豆豆乳牛乳奶酪中蛋白分子的網狀結構相比于純奶酪更加致密，其更容易恢復原有形態；此外，奶酪內部還發生著脂肪的水解，脂肪水解為游離脂肪酸，并且隨著成熟時間的延長，游離脂肪酸的含量增加也影響奶酪的彈性。

黏附性反映了蛋白質分子間結合力的大小，值越大，咀嚼時的舒適感就越差。由表1可知，隨著成熟的進行，對照組奶酪的黏附性不斷下降，而添加黑豆豆乳的則呈現先下降后上升的趨勢，同一成熟期內，添加豆乳奶酪的黏附性較對照增大，成熟0 d和60 d時4%組奶酪的黏附性顯著高于對照（P＜0.05），成熟90 d時，添加豆乳奶酪的黏附性顯著高于對照組（P＜0.05）。添加黑豆豆乳后，黑豆蛋白與酪蛋白的緊密結合使奶酪的黏附性增強，成熟后期由于乳酸菌代謝產生的胞外粘性物質的積累，導致奶酪的黏附性增強。

咀嚼性是固體食品的機械性能參數，與硬度、彈性、凝聚性有關，數值上等于膠粘性與彈性的乘積。各組奶酪在成熟期間咀嚼性整體呈下降趨勢，在0 d時，由于剛經過熱燙拉伸，其粘附性、彈性、硬度都較大，所以咀嚼性也較大。在0～90 d這個成熟時期內，奶酪內部發生各種生物化學反應，奶酪質地軟化，黏附性、彈性、硬度降低，因此咀嚼性也降低。同一成熟期內，添加黑豆豆乳奶酪的咀嚼性高于對照組，成熟0 d時，4%、6%組奶酪的咀嚼性顯著高于對照（P＜0.05），而成熟30 d后，添加黑豆豆乳奶酪的咀嚼性顯著高于對照（P＜0.05）。

從質構指標變化來看，黑豆豆乳添加量4%為宜。

2.4 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中色澤的變化

奶酪的色澤變化可以作為一個指標來判斷奶酪的品質，在四個不同的成熟時期（0 d、30 d、60 d、90 d）對奶酪的L*值、a*值、b*值進行測定，研究黑豆豆乳牛乳奶酪在成熟過程中色澤的變化，各組奶酪的色澤變化結果見表2。

表2 各組奶酪成熟過程中色澤的變化Table 2 Change of color of cheese during ripening process of each group

由表2可知，四組奶酪在不同成熟時期的亮度值均呈現先下降后上升最后再下降的趨勢。在0 d時四組奶酪的亮度值達到最大，并且添加黑豆豆乳的奶酪的亮度值均小于對照組（P＜0.05）。成熟60 d、90 d時，6%組奶酪的亮度顯著低于對照（P＜0.05）。在成熟過程中，奶酪的紅綠值也在不斷變化，總體趨勢都是先下降再上升，這是因為在成熟初期，即0～30 d，奶酪中的脂肪將呈色物質包埋，導致a*值＜0，色澤偏綠，此后在30～90 d脂肪被不斷水解，呈色物質被釋放，使得紅綠值逐漸升高。成熟0、30 d、90 d時4%和6%組奶酪的紅綠值顯著高于對照（P＜0.05），成熟60 d時6%奶酪的紅綠值顯著高于對照（P＜0.05）。各組奶酪的黃藍值b*值和紅綠值a*值的趨勢總體相同，即在成熟期間均呈現先下降后升高的趨勢，但其b*值均大于零，成熟60 d時，6%奶酪的黃藍值顯著高于對照（P＜0.05），其他成熟時期，各組奶酪的黃藍值差異不顯著（P＜0.05）。成熟初期，由于奶酪內部進行的生化反應，導致b*值降低，此后，隨著成熟時間延長，奶酪中的蛋白質和脂肪不斷水解，使黃藍值逐漸上升。

從色度指標變化來看，隨著黑豆豆乳添加量的增加，奶酪的色度加深，不利于消費者接受，因而從色度分析黑豆豆奶添加量以2%、4%適合。

2.5 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中蛋白降解的變化

條帶1、5、9、13為對照組，2、6、10、14為添加黑豆豆乳2%奶酪，3、7、11、15為添加黑豆豆乳4%奶酪，4、8、12、16為添加黑豆豆乳6%奶酪。

SDS-PAGE法對蛋白質分子質量的測定結果見圖3。由圖3可知，條帶僅有幾條，這是因為在制作奶酪的過程中排除了乳清，導致乳清蛋白大部分被排除，奶酪中只剩下酪蛋白、黑豆蛋白以及蛋白質在后續成熟過程中分解的產物。馬鳳燕[20]研究表明，奶酪在成熟的過程中蛋白質的降解主要是因為在奶酪中殘留的凝乳酶以及發酵劑所釋放出的蛋白酶的作用下，使蛋白質分解為小分子的肽，又在肽酶的作用下將小分子肽分解為氨基酸。

圖3 各組奶酪成熟過程中蛋白質降解的變化Fig.3 Change of protein degradation of cheese during ripening process of each group

由圖3可知，四種奶酪在成熟的過程中蛋白質已經得到分解，是因為在蛋白酶、殘留的凝乳酶以及發酵劑的作用下大分子的蛋白質被分解為小分子的肽以及氨基酸[20]。其中第一個條帶是α-酪蛋白，α-酪蛋白被分解為αs1-酪蛋白以及αs2-酪蛋白，第二個條帶代表β-酪蛋白在成熟的過程中分解的比較緩慢，底部的小條帶代表蛋白質被分解為小分子的肽以及氨基酸。奶酪在成熟0 d時，α-酪蛋白以及β-酪蛋白含量較多，小分子肽的含量較少，說明只含有一些大分子質量的蛋白質，蛋白質還沒有開始分解；奶酪在成熟30 d時，α-酪蛋白以及β-酪蛋白的含量還是較多，小分子肽的含量開始顯現，說明大分子質量的蛋白質開始分解，小分子肽以及氨基酸開始形成；在成熟90 d 時，大分子的蛋白質降解比較多，條帶越來越細，小分子肽以及氨基酸分子質量條帶越來越明顯；與已有相關研究結果相似[13，17]。而加入黑豆豆乳牛乳奶酪中的蛋白質降解都比較相似，但黑豆豆乳牛乳奶酪的條帶較深，可能與凝乳過程中黑豆蛋白結合在酪蛋白中有關。

從降解蛋白質的分子質量變化來看，黑豆豆乳增加后不利于奶酪成熟過程中蛋白質的充分降解，為使奶酪成熟后蛋白質得到充分的降解，進而形成良好的質構特性和風味，黑豆豆乳添加量以2%、4%為宜。

3 結論

對黑豆豆乳牛乳奶酪在成熟期間水分活度、pH、質構特性、色澤、蛋白質降解進行分析，各個成熟期內，隨著黑豆豆乳添加量的增加，奶酪的水分活度增大、pH降低。添加黑豆豆乳后奶酪的硬度、彈性、黏附性、咀嚼性均高于對照奶酪，添加黑豆豆乳后奶酪的亮度下降，紅度和黃度值增加，而加入黑豆豆乳的奶酪在成熟過程中蛋白質降解與對照奶酪相似。綜合各個指標，在牛乳中加入4%黑豆豆乳后，黑豆豆乳牛乳奶酪既有獨特的風味，同時奶酪具有較好的色度、質構、蛋白降解特性，本研究為黑豆豆乳在奶酪中的應用提供了借鑒，同時為開發黑豆豆乳牛乳混合型奶酪提供了理論參考。