辐照对Provolone干酪化学成分和质构的影响

刘会平，徐涛,董进，姜平

(1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457；2.天津市技术物理研究所，天津300192)

辐照对Provolone干酪化学成分和质构的影响

刘会平1，徐涛2,董进1，姜平1

(1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457；2.天津市技术物理研究所，天津300192)

采用不同剂量的60Co-γ射线对Provolone干酪进行辐照处理，研究了辐照杀菌的干酪在储藏期间化学成分与质构的变化。结果表明：（1）储藏期间，随着辐照剂量的增加，辐照干酪的Aw呈降低趋势，辐照吸收剂量越大，Aw下降的程度也越强；酸价、过氧化值和TBA值明显增加；（2）储藏期间，随着辐照剂量的增加，pH4.6 SN和12%TCA SN的质量分数都呈下降趋势；辐照干酪的TPA硬度、弹性和凝聚性都呈下降趋势；（3）根据电泳图可知，Provolone干酪随着辐照剂量的增加，酪蛋白的水解程度降低，在副κ-CN以下的小分子量的快速迁移肽含量有明显的减少，而β-CN和副κ-CN之间的大分子量的迁移肽减少不明显。

辐照；Provolone干酪；TPA；成分；质构

0 引言

Provolone（波萝伏洛）干酪是一种意大利半硬质干酪，属于一种“Pasta Filata”干酪，即“纺丝状”的或“有弹性和拉伸性的凝乳块”。Provolone干酪分成2种：Mild Provolone是用全脂牛奶制成，其融化性好，但风味比Mozzarella干酪的风味更强烈；另一种是Aged Provolone，其在美国必须成熟10个月以上才能称为成熟Provolone干酪[1]。本研究所选用的是Mild Provolone，成熟期为两个月。

辐照作为一种高效安全的冷杀菌技术，具有低能耗、无污染、无残留等优点，在减少食物传播疾病的发生率、降低农产品后损耗、延长食品货架期等方面显示出优越性[2]。

本文采用1.0，3.0，7.0kGy的60Co-γ射线对Provolone干酪进行辐照，研究在贮藏期，蛋白质、脂肪及风味物质的变化情况，探索延长贮存期的合适剂量，从而为市场提供保质期长、高质量的Provolone干酪。

1 实验

1.1 材料与设备

发酵剂TCC-3，凝乳酶stamix 1150 NB，三氯乙酸，硫代巴比妥酸，2,6-二叔丁基对甲酚（BHT）。

干酪槽，干酪刀（实验室自制），半自动凯氏定氮消化仪，凯氏定氮蒸馏装置，恒温水浴锅等。

1.2 方法

1.2.1 Provolone干酪生产工艺

原料乳标准化→巴氏杀菌（63℃,30 min）→冷却→添加发酵剂（TCC-3）→加凝乳酶→凝乳形成→凝块切割（6 mm）→搅拌→凝块热缩（43℃）→排乳清堆酿→热烫拉伸（凝块中心温度55℃）→入模→悬挂一夜→盐渍（24%，12 h）→真空包装成熟（13℃，2个月）。

1.2.2 辐照处理

将自制的Provolone干酪在天津市技术物理研究所进行辐照。处理剂量分别为0，1.0，3.0，7.0kGy后放在13℃下贮藏。

1.3 指标检测

1.3.1 水分活度的测定

将经不同剂量辐照后的干酪，储藏13℃，在1，21，42，63，84 d时取样检测其水分活度的变化。将待测样品去表皮，剁碎，放入水分测试盒中，再将该盒放入水分活度仪的相应位置中。每半个小时读一次数，直至两次读数相差在±0.002以内。水分活度仪在每次使用前要预热30 min。

1.3.2 pH4.6 SN和12%TCA SN的测定

pH4.6 SN的测定采用文献[3]中的方法进行；12%TCA SN的测定采用文献[4]中的方法进行。

1.3.3 过氧化值的测定

称取200 g左右的粉碎样品于锥形瓶中，再加入150 mL石油醚浸泡4 h以上，过滤、浓缩，剩余物为提取样品油，再按照GB/T 5009.37-2003测定。

1.3.4 硫代巴比妥酸（TBA）的测定[5，6]

取上述油样3 mL转入试管，加入体积分数为7.2%（乙醇溶液）BHT600 μL，浓度为15 mmol/L的TBA（硫代巴比妥酸）4.5 mL，12%的TCA（三氯乙酸）1.5 mL。混合溶液混匀，水浴（90℃）保温30 min变色。然后样品在冷水浴（5℃±1℃）中冷却10 min，转入离心管，4 000 r/min离心15 min。上清液在分光光度计532 nm处比色，空白包括3 mL去离子水，4.5 mLTBA和1.5 mL TCA溶液。TBARS值从标准曲线上计算得出，以每千克干酪中丙二醛的mg来表示。

1.3.5 质构的测定（TPA）

（1）样品预处理。将一小块干酪样品分为内部、中部和外部约20 mm宽的环形，将内部环的一部分去掉上下边缘约5 mm的部分，剩余的部分切成直径15 mm、高10 mm的小块即可进行检测，放置在压缩盘上，纤维方向垂直于压缩盘，测定室温（19±2）℃。

（2）测定参数[7]。采用质构仪，以TPA二次下压法测定，测试前速度5 mm/s，测试中速度1 mm/s，测试后速度为5 mm/s，两次压缩间隔时间5 s探头直径和类型P/35，每个样品平行测试3次。

1.3.6 微观结构的测定

（1）戊二醛固定：样品放人2.5%的戊二醛固定液中，置于4℃冰箱内固定。

（2）将同定好的样品用浓度为0.1 mol/L磷酸缓冲液或用蒸馏水清洗3次，每次5～10 min。

（3）将样品依次置于系列体积分数30%，50%，70%，80%，90%，95%，100%的酒精中脱水置换。

（4）脱水后的样品冷冻干燥。

（5）每个样品弄碎粘贴在载物台上喷金，然后扫描电镜进行观察。

1.3.7 感官评定

本文采用感官评定的评分检验法，评价员10人，实验在感官评定室进行，满分为100分，干酪的外形和色泽、组织状态、滋味和气味的权重分别为10分、40分和50分。分别对储藏期为30 d的不同辐照剂量的干酪打分，评分标准如表1～表3所示。

表1 干酪成熟期感官评分

2 结果与讨论

2.1 辐照对Provolone干酪Aw的影响

图1为辐照后贮藏阶段Provolone干酪水分活度的变化。由图1可看出，Provolone干酪在辐照后贮藏阶段，Aw随着时间的延长呈现降低趋势，辐照吸收剂量越大，Aw下降的程度也越强。这是由于水受辐照后，易发生电离作用，生成过氧化氢、水合负离子、羟基自由基、氢自由基等产物，使Aw降低。

这种通过水的辐射引起的其他物质的化学变化成为辐照的“间接”效应或“次级”效应，这是通过水的辐射分解产物间接产生的作用。因此，辐照对食品营养物质的影响，很大程度上要归因于水辐照后所产生的离子和自由基的化学作用。

图1 辐照后贮藏阶段的变化

2.2 辐照对Provolone干酪蛋白水解的影响[8]

2.2.1 对pH4.6 SN的影响

pH4.6 SN表示蛋白质水解的广度，可直观反映干酪成熟期间酪蛋白的降解情况。由图2可以看出，Provolone干酪在辐照后贮藏阶段pH4.6 SN随着辐照后储藏时间的延长呈缓慢增长的趋势。短时期辐照的效果不明显，可能是由于贮藏初期凝乳酶对蛋白的分解起到主要作用，此辐照强度下对凝乳酶的影响不大，且辐照对乳酸菌造成破坏，蛋白酶被直接释放，可直接将蛋白质分解为小分子。随着贮藏时间的延长，高辐照剂量组中的菌数减少，蛋白分解的速度低于低辐照和未辐照组。

图2 辐照后贮藏阶段pH4.6 SN/TN的变化

2.2.2 对12%TCA SN的影响

12%TCA SN作为干酪成熟的指标之一反映了蛋白质降解的深度。图3所示，Provolone干酪在辐照后贮藏阶段，12%TCA SN随贮藏时间的延长的增长趋势与pH4.6 SN相似。

图3 辐照后贮藏阶段12%TCA SN/TN的变化

2.3 辐照对Provolone干酪脂肪氧化的影响

2.3.1 对过氧化值的影响

图4为辐照后贮藏阶段Provolone干酪过氧化值的变化；由图4可知，干酪辐照后过氧化值随着时间的延长呈现增长趋势，辐照吸收剂量越大，脂肪氧化作用就越强，辐照有促进脂肪氧化的作用。

由于过氧化值是脂肪早期发生自动氧化的产物，所以后期过氧化值会降低，但辐照过的干酪，过氧化值始终是高于未辐照的干酪，且显著差异（P＜0.05）。

2.3.2 对TBA值的影响

TBA值是广泛评价脂肪氧化程度的指标。由图5可知，随着辐照剂量的增加，脂肪氧化程度是增加的，辐照干酪的TBA值与未辐照的干酪有显著差异（P＜0.05）。由于脂肪的氧化会产生强烈风味的不饱和醛，辐照后脂肪的氧化加剧，必然会给辐照后干酪带来不良的风味，所以也须控制辐照的剂量。

图4 辐照后贮藏阶段12%过氧化值的变化

图5 辐照后贮藏阶段TBA的变化

过氧化物再进一步氧化为低级的醛、酮、酸，这就会出现酸价一直上升，而过氧化值先升高而后下降的趋势。7kGy辐照剂量的干酪出现比较严重的脂肪氧化现象，而1kGg和3kGy辐照条件下，过氧化值还在可以接受的范围内。

2.4 辐照对干酪酪蛋白分解情况的影响

SDS-PAGE主要用来表示干酪在贮藏期间的αs-酪蛋白和β-酪蛋白的水解变化情况，其根据蛋白和多肽分子量大小进行分离[9]。根据电泳图，Provolone干酪随着辐照剂量的增加，酪蛋白的水解程度减少，主要表现在0kGy时出现了更多的条带，这表明干酪中含有大量的小分子量物质。随辐照剂量的增加在副κ-CN以下的小分子量的快速迁移肽含量有明显的减少，而β-CN和副κ-CN之间的大分子量的迁移肽减少不明显。

图6 辐照Provolone干酪储藏60 d的SDS凝胶电泳图

2.5 辐照对Provolone干酪TPA的影响

2.5.1 对TPA硬度的影响

由于Provolone干酪工艺中有热烫拉伸的步骤，加强了酪蛋白网络结构，所以硬度总体较高。由图7可以看出，低辐照剂量组1，3kGy干酪的硬度相对于未辐照干酪要高，高辐照剂量组的硬度最低，可能是由于高能量导致肽键断裂，蛋白胶束结构被破坏。

图7 辐照后干酪TPA硬度的变化

2.5.2 对TPA弹性的影响

如图8所示，随着辐照剂量的增加干酪的弹性是降低的。这由于辐照后干酪中蛋白酶和脂肪酶的总量减少，辐照过的干酪蛋白和脂肪的水解程度低于未辐照过的干酪，所以辐照后干酪的弹性是下降的。

2.5.3 对TPA凝聚性的影响

随着探头对干酪作用力加大，干酪形变加大。形变时，干酪中酪蛋白紧密相连，使干酪保持完整性。这反应了干酪的凝聚性。由图9可以看出，随着辐照剂量的增加，干酪的凝聚性是降低的，这与干酪的弹性变化趋势一致。

图8 辐照后干酪TPA弹性的变化

图9 辐照后干酪TPA凝聚性的变化

2.6 辐照对Provolone干酪微观结构的影响

干酪的微观结构决定了它的质构和功能特性。由图10可知，未辐照的干酪中酪蛋白的结构纤细而有序，脂肪球数量较多，且均匀分布在酪蛋白结构中，乳浆池均匀，整体呈均一的纤维网状结构；随着辐照剂量的增加，干酪的蛋白胶束结构变得粗糙无序，出现大的裂隙，纤维结构不明显，脂肪颗粒变大且分布得不均匀。

图10 辐照干酪贮藏60 d微观结构的变化

2.7 辐照干酪样品的感官评价

由表3可以看出，1 kGy和3 kGy辐照剂量干酪的感官无显著差异（P=0.339＞0.05），而这两种辐照剂量下的干酪和7 kGy辐照剂量的干酪有极显著性差异（P=0.000＜0.01）。由上面实验结果显示，辐照可以改变干酪的水分活度，使蛋白质的结构发生变化以及促进脂肪氧化作用，故辐照对干酪风味和质构产生不良影响，致使感官水平下降。

表2 干酪样品的感官评分结果

表3 感官品评的统计量分析

3 结论

（1）储藏期间，随着辐照剂量的增加，辐照干酪的水分活度呈降低趋势，辐照吸收剂量越大，下降的程度也越强；感官评定结果显示，辐照干酪与未辐照干酪的有显著的差别。

（2）随着辐照剂量的增加，酸价、过氧化值和TBA值明显增加，说明辐照确实加速了油脂氧化进程，说明辐照对脂肪的影响比较明显。

（3）储藏期间，pH4.6 SN和12%TCA SN的含量都呈下降趋势；辐照干酪的TPA硬度、弹性和凝聚性都呈下降趋势；根据电泳图可知，Provolone干酪随着辐照剂量的增加，酪蛋白的水解程度降低，在副κ-CN以下的小分子量的快速迁移肽含量有明显的减少，而β-CN和副κ-CN之间的大分子量的迁移肽减少不明显。

[1] FOX P F.Cheese:Chemistry,Physics and Microbiology(Volume 2 Major Cheese Groups)[M].USA:Elsevier Applied Science,1987.

[2] 梁洪斌.辐照技术在食品保藏中的应用[J].哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2002,18（3）：346-349.

[3] GB/T 5009.5-2003．食品中蛋白质的测定[S]．北京：中国标准出版社，2003．

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[5] RUDAN M A，BARBANO D M，KINDSTEDT P S．Effect of Fat Replacer(Salatrim)onChemicalComposition，Proteolysis，Functionality，Appearance，andYieldofReducedFatMozzarella Cheese[J]．Journal Dairy Science，1998，81(3)：2077-2088．

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[9] BANKS J M，BRECHANY E Y，CHRISTIE W W．The production of Low-Fat Cheddar Cheese[J]．Journal of the Society of Dairy Technology，1989，42(1)：6-9．

Effect on the composition and texture of radialized provolone cheese

LIU Hui-ping1,XU Tao2,DONG Jin1,JIANG Ping1
(1.Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China；2.Tianjin Institute of Technical Physics,Tianjin 300192,China）

In this paper,Provolone Cheeses made by our own were radialized by60Co-γ of different doses of 0kGy,1kGy,3kGy and 7kGy.Cheese of irradiation sterilization on nutrient composition and texture changes during storage was studied,and its formation mechanism and prevention measures were discussed.The results showed that:(1)During the storage,with the increase of the dose of radialization,the water activity was decreased,and the greater the radiation absorbed dose,the stronger the degree of decline;the value of AV,POV and TBA were all improved evidently.(2)In storage,the content of pH4.6 SN and12%TCA SN were both reduced with the increase of the dose of radialization;The TPA rigidity,flexibility and coagulation of radialized cheese were lowered,too.(3)According to electrophoresis shows,Provolone cheese with the radiation dose increases,lowering the degree of hydrolysis of casein,the deputy κ-CN following the rapid migration of low molecular weight peptide levels decreased significantly,while the β-CN and vice-κ-CN the migration of high molecular weight between peptides decrease is not obvious.

radicalization；Provolone Cheese；TPA；nutrients；texture

Q252.53

A

1001-2230（2011）03-0026-04

2010-11-02

天津市科技扶持项目（YSK2008-11）。

刘会平（1965-），男，教授，研究方向为乳品科学与技术。