维普资讯 http://www.cqvip.com 虱墓毒 堂CHINA DAIRY INDUSTRY 提高劣质原料生产的干酪素色泽质量的研究 张兰威,孟利,于桂荣 (东北农业大学食品学院,黑龙江哈尔滨150030) 摘要:在生产干酪素过程中,加碱、加热及混入其他杂质,都会促进酪蛋白中的赖氨酸与还原糖发生美拉德反 应,影响干酪素的质量。用美拉德初始产物羟甲基糠醛(HMF)值作为美拉德反应程度的标准,分别对抗氧化剂 Na SO 、H O 的作用,烘干温度、杀茵温度的选定,酸沉、碱溶的效果进行初步探讨,为解决该生产问题进行初步尝试。 关键词:干酪素;美拉德反应;羟甲基糠醛(HMF) 中图分类号:TS252.59 文献标识码:A 文章编号:1001—2230(2002)05—0015—03 Study on the color change of casein during production use by low liqualty mecteria ZHANG Lan-wei,MENG Li,YU Gui-rong (College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China) Abstract:In order to enhance the quality of casein and to avoid further browning in process,this experiment try to select a better antioxidative agent(H202 or Na2S03),sterilized condition,drying temperature and evlauate the necessity of two times dis- solving in base and depositing in acid.An important indicator is HMF value.HMF(5一Hydroxymethyl一2一furanearboxalehyde)is a well known decomposition produced in maillard reaction’early stage and has been used as an indicater of the degree of maillrad reaction. Key words:casein;maillard reaction;HMF 0 引 言 有不均匀的栗色、肉桂色甚至发黑的颜色 。本文以青藏高 原低廉的奶干渣为原料,研究生产干酪素的工艺和发生褐变 干酪素是以脱脂乳(质量分数为0.05%)为原料,用酸 的原因。针对上述问题,对干酪素的成分进行研究对比,找 或皱胃酶使乳中的酪蛋白凝聚,经脱水干燥而成的产品。干 到影响产品质量的原因,并进行合理控制。 酪素具有广泛的用途,工业上主要用于胶着剂、食品添加 剂、营养强化剂。干酪素是白色、微黄色、无臭味的粉粒状 1 材料与方法 或颗粒状物料,在水中不易溶解.-,。干酪素可分为乳酸发酵 1.1 材料 干酪素、酸干酪素、凝乳酶干酪素及酪蛋白与乳清蛋白共沉 原料来自青藏高原的干奶块。 淀物等“・” 。干酪素发生的质量问题是颜色发黄、色度不 主要仪器与设备721型分光光度计,转式粘度计。 均、结块、变性、溶解度差等。要获得优质的干酪素原料质 试剂均为分析纯化学试剂。 量是关键,然而我国由于牧民奶牛饲养分散,缺乏鲜奶贮藏 1.2实验方法 措施,有大量的牛奶在使用前酸败而被废弃掉,这些原料、 1.2.1 提酪素品质 包括青藏高原大量存在的奶干渣是否可以按自然发酵法生产 (1)烘干温度对产品质量的影响。将自然法生产的干酪 干酪素。干酪素应为白色或带微黄色,干燥温度时干酪素具 素分别在50%、60 ̄C、70 ̄C条件下在烘干箱内烘干(烘干程 度以干酪素自然脱落于表面皿壁为准)。得到成品后对干酪 收稿日期:2002—07—15 素进行感官评定和HMF实验。 作者简介:张兰威(1961一),男,教授,从事乳品科学发酵 (2)灭菌温度对产品质量的影响。按工艺流程,将原料溶 食品的研究。 解液分别在60℃、30 min,72℃、15 S,90℃、4 S,3个条 Vo1.30,No.5瑚2 s。 ☆ 维普资讯 http://www.cqvip.com 件下灭菌。烘干温度选在50℃,得到成品后,对干酪素进行感 级干酪素标准0.95%,灰分为2.29大于・等干酪素的灰分指 官评定和HMF实验。 标1.2H,所以降低原料中灰分是必要的 (3)抗氧化剂对美拉德反应的抑制实验。按工艺流程,分 表1 奶干渣中质量分数 % 别向100 m1 碱溶解后的干酪素中加入抗氧化剂,灭菌条件选 为72℃、15 S,烘干温度为50℃,得到成品后对干酪素进行 感官评定、HMF实验、粘度测定。其结果与不加抗氧化剂的 样品进行对比。 (4)反复碱溶酸沉对干酪素质量的影响。按工艺流程,对 加入抗氧化剂的样品进行两次碱溶酸沉,得到成品后,对于酪 ★为澳_夫利亚特级产品中乳檐标准 素进行理化分析,产率测定,感官评定,HMF实验。 2.2 干酪素制做工艺的确定 1.3理化指标的测定 根据牦牛奶的F奶块特点及干酪素牛产的基本要求,确 1.3.1 脂肪的测定_9.“ 定以牦牛奶的于奶块为原料生产千酪素的 T 艺流程为: 于牛乳乳脂剂中注入8.0 8.5 mL水,小心加入浓硫酸 原料选料一粉碎 一加碱溶解一过滤一离一已、分离 10 mL,然后称取3 g准备好的干酪素,小心移入乳脂计,加入 (脱脂)一高温火菌出臭一酸沉一洗涤一脱水一1:燥 1 mL异戊醇,小心摇动,使干酪素与硫酸混合。65 的水浴锅 一成品 中,2000 r/min离心5 min,水浴加热5 min,取出后读数,读数 (1) 奶块溶解。按十酪素 水质 比为l:5加水1=酪素 乘以3.67: 在水浴锅(60℃)加热,徐徐加入质量分数为20HNaOH使 1.3.2 酸度的测定I10【 pH值控制在9左台;4 h左 , 奶块溶解 均匀黄色粘胶 5 g样品加50℃水,在18~20℃放置4~5 h。然后加热 状液体,取出用纱布滤去干酪素中的机械杂质 至45℃保持30 min,加50 mL水,混匀,过滤,吸取滤液 (2)离心脱脂。用4000 r/rain的离心机离心20 rain后取 50 mL:加5滴质量分数为2%酚酞酒精溶液,用浓度为 出离心管,吸去其脂肪层 0.1 mot/L的NaOH滴定至红色,1 min内不消失,读数。消耗 (3)高温灭菌。为r避免溶解的原料在牛产过程中变质和 的氢氧化钠的毫升数乘以40即得干酪素的酸度。 除去异臭味,将原料溶解液在60 、30 rain条件下加热杀 1.3.3 灰分的测定 菌 准确称取样品(1.O0 1.50 g)在电炉上小火加热,炭化至 (4)点酸 向干酪素L{l徐徐加入浓度为1 mol/L的盐 无烟,然后置于高温炉中550℃灼烧至白色灰分 冷却到 酸,当pH值达到5.2时,静止一段时间 待酪蛋白形成柔 200℃以下后取出,放入干燥器中冷却30 min,称重。重复灼 软凝块后,继续加酸到pH值为4.6 此时乳清透明.酸度在 烧,两次相差不到2 mg为恒重,其计算式为 65—68叮,酪蛋白呈松散的颗粒状,滴定酸度<60 oT 灰分(%):(W,一W2)/W3 X 100% 在加工过程中加酸的量要准确,终点pH要严格控制在 式中: ,为坩埚和灰分的质量(g);W2为坩埚质量(g); pH值为4.6,以减少灰分,增加干酪素的溶解性 为样品质量(g) (5)烘 干酪素成品为脱水产品,考虑刮烘f会加重产 1.3.4 HMF值的测定 品色泽 为此烘干温度选择较低温度为50 准确称取于酪素(0.100 g)溶于20 mL质量分数为10%四 2.3 提酪素颜色品质 硼酸钠溶液中.溶解后定容至50 mL,过滤。取滤液2 mL,加对 颜色是干酪素重要的品质指标,质毽良好的f酪素为乳 氨基甲苯5 n I 加l mL硫代巴比妥酸。另取一样不加硫代巴 白色 以牦牛干奶块为原料的f酪素颜色褐变严重,其中于 比妥酸而加l mL蒸馏水作空白。用72l型分光光度计在波长 酪素颜色发黄被认为是发生美拉德反应 美拉德(Maillarc1) 443 nm处测定吸光值。根据吸光值的大小判断样品中羟甲基 反应是还原糖与蛋白质发生的反应(主要是赖氮酸)分为二 糠醛(HMF)的量。 个阶段:①初始阶段一一醛基与氨基化合物进行缩合反应形 2 实验结果与讨论 成希夫碱(Shitf base),再经环化形成相应的N一取代醛精基胺, 经重排形成Amadori化合物(1一氨基一l一脱氧一酮糖) 中 2.1 原料成分的测定 间阶段Amadori化合物进行反应的i条路线:一是酸性条件下 自然发酵于奶块溶解性差、颜色黄,主要原因为混入了 进行l、2一烯醇化反应生成羟甲基糠醛(HMF);二是碱性条件 较多机械杂质,干酪素颜色发黑;同时干奶块形成过程酪蛋白 下进行2、3一烯醇化反应,产生还原酮类; 是继续进"裂 变性,呈不均匀的颗粒,其间有乳的其他成分。有资料表明, 解反应形成Strecker醛类:③最终阶段——此阶段较复杂,至 干酪素中灰分、脂肪含量越低,则溶解度越高胶着力越强, 今机制尚不清楚 最后生成类黑精(Melanei clin) 美拉德 还原糖高则颜色越深。对来自青藏高原的奶干渣中影响质量 反应受温度、加热时间、水活度、pH缸、湿度和食品体系中 的主要成分测定结果见表l。 化学组成的影响1 9。.因此.需要找到反映美批德反, 程度的 由表1可以看出,原料中脂肪质量分数为0.95%小于一 实验指标,井根据数据找到生产} 酪素过秤中影响荚拉德反 ☆2。。2年第3。卷第5期(总第15。期) 维普资讯 http://www.cqvip.com 应的关键步骤和控制反应的措施。 当前美拉德反应程度的测定方法有两种:一种是根据 表2 不同热处理强度得到的产品指标 体系中有效赖氨酸(available or reactive lysine)含量的变 化。测定方法根据公式:美拉德反应程度=样品中赖氨酸 的初始含量一赖氨酸残留量)/样品中赖氨酸的初始含量。 72℃ 50 ・50 白色颗料 白色均0.218 l 15其中赖氨酸的含量测定有两种方法:一是根据赖氨酸上的 s 60<40 匀颗粒 o.039 £一氨基与茚三酮试剂发生颜色反应,其颜色的深浅与赖 氨酸残基的含量正相关。用分光光度计在波长为580 nm 处测定其吸光值I ’;用甘氨酸作出的标准曲线上可以算出 样品中赖氨酸的含量,再根据上述公式得到美拉德反应程 度;二是用HPLC方法直接用自动氨基酸分析仪(HPLC) 直接测定酶消化液中Amadori化合物(£一脱氧一果糖一半 乳糖一赖氨酸或laclys)的含量为反应量,同时得到赖氨 注:样品4为在60 ̄C条件下烘干与相应的50 ̄C条件下相比,成品颜色稍深。 酸的含量。根据公式:美拉德反应程度=laclys的赖氨酸含 表3 添加不同抗氧化剂的产品在波长443 nm时吸光值 量/(有效赖氨酸的含量+laclys中赖氨酸的含量)来测定。 该方法可以在不知道样品中赖氨酸初始含量的情况下,测出 待测样品的美拉德反应程度。第二种是用美拉德初始阶段产 物HMF(羟甲基糠醛)作为美拉德初始反应程度的指标,与 258 nm处紫外吸光值(美拉德反应进入高级阶段后颜色发 黄,在258 nm处紫外吸光值增加)共同衡量美拉德反映进行 的程度t31。HMF值的测定也分为比色法和HPLC方法。①比 2.3.3 抗氧化剂及碱溶酸沉次数对产品质量的影响 色法是根据HMF与硫代巴比妥酸发生显色反应,在443 nl/l 色泽是干酪素重要的感官指标,而酪蛋白分子中赖氨酸 处的吸光值与HMF的含量呈正相关;②HPLC方法可以更准 在热处理和干燥工程中易发生褐变,用质量差的原料更易出 确地测定HMF的含量。近期有研究发现,美拉德反应的另外 现这一问题;同样酪蛋白以外的成分含量高,则会严重影响 两个产物x(推测为galactosylisomaho1)和Y可以作为美拉德 产品质量。为了消除这些因素的影响,采用抗氧化剂、多次 反应程度的标准…。本实验采用HMF比色方法来衡量美拉德 清洗,结果见表4。 反应程度。 由表4感官评定结果可知,加抗氧化剂的样品普遍较 2.3.1 制做过程中加热对产品质量的影响 好,而抗氧化剂B优于抗氧化剂A。这与2.3.2以HMF为指 按工艺流程,产品制做过程中受到两次热处理,即原料溶 标的结果不一致,原因有待于进一步研究。另外,使用抗氧 解液的杀菌、终产品的烘干。不同条件下得到产品质量指标 化剂B的产品粘度较低;对酪蛋白沉淀物多次碱溶酸沉会使 如表2所示。由表2可以看出,根据样品的成品感官状态比 成品率下降33%,色泽较白,但产品粘度较高。 较干酪素的褐变程度:样1<样3<样4<样2,由此得出杀菌条件 表4 不同抗氧化剂及碱溶酸沉次数 最佳为72℃、15 s。由于颜色越黄,干酪素中积累的美拉德 反应高级阶段产物越多时;HMF值越大干酪素中积累的美拉 德初始阶段产物越多,所以在50℃条件下烘干干酪素发生的 美拉德反应停留初始阶段,而6O℃条件下烘干美拉德反应已 8.1l 1750 最浅0.0811 进入高级阶段。因此,烘干温度选在5O℃为宜。 l2.0l 1120 稍浅0.1201 2.3.2 抗氧化剂对产品生产过程关拉德反应的抑制结果 l1.62 4100 较黄0.1162 按工艺流程,分别向100 mL碱溶解后的干酪素中加入抗 40.57 一 最黄0.08l1 氧化剂A和B,灭菌条件选为72℃、15 s,烘干温度为5O℃. 2.4 提酪素质量的关键操作探讨 测定HMF值。由表3可知,以美拉德反应的中间阶段反应产 加酸是影响干酪素质量的关键操作,它影响干酪素后期 物羟甲基糠醛(HMF)为指标,加抗氧化剂的实验组均为负 工序的的脱水、及其溶解度、成品率和纯度。KIM B Y研究 值,其原因尚不清楚。因此,以抗氧化剂A为空白比较抗氧 了直接酸化的形成的酪蛋白凝块的组分及颗粒大小随温度和 化剂A和B效果。 pH值变化的关系 ,根据其研究结果可知要得到硬而坚实的酪 由表3可以看出,添加抗氧化剂A的样品443 nnl处的吸 蛋白颗粒,在沉淀前物料应加热到38~48℃,加酸终点要准确 光值比加抗氧化剂B的吸光值小,即美拉德初始产物HMF的 控制在pH值为4.4~4.6。加酸不足钙将存在于干酪素中,灰 量较小,这说明抗氧化剂A可以较好地控制羟甲基糠醛 分增高,这将影响产品的溶解度;加酸过量,干酪素将重新溶 (HMF)含量 (下转第21页) Vo1.30,No,5 2002(total ,☆ l B B A2 3维普资讯 http://www.cqvip.com 参考文献 【1 l LIU K.Bcan:Chemisty,Technolrogy and Utilisation【M】.London Chapman&Hal1.1997.55—70. compo,nents in whey[J】.J of Food Sci and Tech,India.1 994,31 (2):156—158. 【9】ROBINSO R K,W1BEY R A.Cheesemaking Practice Maryland【M】. 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(上接第l7页) 【2】张意静 食品分析【M】.北京:中国轻工业出版社,1999,184— 190. 解,这将影响产量且不利于脱水和干燥,终点时乳清酸度应为 65~68叩,干酪素滴定酸度小于60叩。 排除乳清后,加同 量的温水洗涤,再用冷水洗涤两次,以尽量除去乳清蛋白和乳 糖和灰分。本实验用美拉德初始产物HMF值与感官评定配合 使用可以较好地反映干酪素的美拉德反应程度。 [3】王延平,马志玲.美拉德反应产物研究进展【J】.食品科学,1999, 20(1):15—19. 【41茅林春.牛奶加热过程中初始美拉德反应程度【J】.浙江大学学报 1997(4). 【5】BIM B Y.温度和pH值对酪蛋白自凝的影响【J】.中国乳品工业, 1994,22(3):140—143. 3 结 论 干奶块中灰分含量高,导致溶解性差;酸沉时要严格控制 终点pH值。增加碱溶酸沉次数有利于形成硬而坚实、颜色较 白酪蛋白颗粒;但同时干酪素粘度高、产率下降。杀菌条件 为72℃,15 s、烘干温度在50℃、抗氧化剂可以获得颜色较 好的成品,而不同氧化剂效果有差别。 参考文献: [1】金世琳,骆承庠.乳品工业手册【M】.北京:轻工业出版社, 】999 1 84一】90. 【6】黄伟坤.食品检验与分析[M】.北京:中国轻工业出版社,1998. 468—470. 【7】FRANCISCO J M.Analysis of glactosylisomamahol in milk systems using HPLC[J】.Food Chemisty,1999,67:185—191.r 【81 GABRIELA B N,LATrRA S M,MAR1A S.Reducing sugars effect on available lysine lose of casein by moderate heat treatment【J】.Food Chemisty,1r998,309—313. f9】RANKEN M D.食品工业手册【S】.第24版.张敏译.北京:中 国轻工出版社,150—152, Vo1 30,No 5 2002(total l5 o) ☆