食品酶学论文

凝乳酶在干酪加工中的应用
摘要：凝乳酶对干酪的品质具有重要影响。

本文介绍了凝乳酶的种类，以及其在干酪生产中的作用和机理，论述了凝乳酶对干酪品质影响研究进展，并对其研究前景进行了展望。

关键词：凝乳酶；干酪；品质
干酪是一种营养价值较高的食品，它含有丰富的营养成分，蛋白质和脂肪的含量相当于原料乳含量的l0倍左右。

研究表明，多吃干酪可促进儿童和青少年生长发育，抗龋齿，防止妇女和老人骨质疏松，保护视力，养颜护肤，并有利于维持人体肠道内正常菌群的平衡和稳定，增进消化功能，防止腹泻和便秘。

干酪加工过程受很多因素的影响，其中凝乳酶对干酪的品质具有重要影响。

1 凝乳酶的种类
传统干酪生产中将来源于犊牛皱胃(第四胃)的皱胃酶(Rennin)用作凝乳酶。

但由于皱胃酶的来源及成本等原因，其代用酶也被应用于干酪的实际生产当中。

目前凝乳酶的种类包括动物性凝乳酶、植物性凝乳酶、微生物性凝乳酶和利用基因工程技术生产的凝乳酶。

动物性凝乳酶主要是胃蛋白酶，其性质在很多方面与皱胃酶相似。

但由于胃蛋白酶的蛋白分解力强，且以其制作的干酪成品略带苦味，如果单独使用，会使产品产生一定的缺陷。

植物性凝乳酶包括无花果蛋白分解酶、木瓜蛋白分解酶、风梨酶等。

微生物凝乳酶主要来源于霉菌和细菌。

在生产中得到应用的主要是霉菌性凝乳酶，其主要代表是从微小毛霉菌(Mucorpusillus)中分离出的凝乳酶。

微生物来源的凝乳酶生产干酪时的缺陷主要是蛋白分解力比皱胃酶高，干酪的产率较皱胃酶生产的干酪低，成熟后产生苦味。

美国和日本等国利用遗传工程技术，将控制犊牛皱胃酶合成的DNA分离出来，导入微生物细胞内，利用微生物来合成皱胃酶获得成功，并得到美国食品医药局(FDA)的认定和批准(1990)。

美国Pfizer公司和Gist Brocades公司生产的生物合成皱胃酶制剂在美国、瑞士、英国、澳大利亚等国广泛应用。

2 凝乳酶的作用机理
干酪加工中添加凝乳酶的主要目的是促使牛乳凝结，为排除乳清提供条件。

凝乳酶是干酪制造过程中起凝乳作用的关键性酶，同时凝乳酶对干酪的质构形成
及干酪特有风味的形成有非常重要的作用。

凝乳酶与酪蛋白的专一性结合使牛乳凝固。

凝乳酶对酪蛋白的凝固可分为2个过程：(1)酪蛋白在凝乳酶的作用下，形成副酪蛋白，此过程称为酶性变化。

(2)产生的副酪蛋白在游离钙的存在下，在副酪蛋白分子问形成“钙桥”，使副酪蛋白的微粒发生团聚作用而产生凝胶体。

此过程称为非酶变化。

这两个过程的发生使酪蛋白凝固和酸凝固不同。

酶凝固时，钙和磷酸盐并不从酪蛋白微球中游离出来。

在实际操作中，凝乳酶凝乳过程的两个阶段有重叠现象，无法明显区分。

3 凝乳酶对干酪品质影响的研究进展
3．1 凝乳酶对干酪风味的影响
凝乳酶对干酪最终的风味有重要影响。

在干酪成熟期间，残留的蛋白酶可将蛋白质降解成肽，肽能被微生物产生的蛋白酶和肽酶继续降解生成小分子的肽、氨基酸，这些化合物形成干酪的基本风味。

微生物产生的酶，对氨基酸的分解代谢和通过别的化学机理进行物质转化，能生成一系列风味化合物，如胺，酸，氮气，硫醇，它们是形成干酪特征性风味的主要物质。

但如果这些酶过度分解蛋白质，将引起苦味。

干酪的苦味主要是由于干酪成熟期间苦味肽慢慢积累引起的。

这些肽大多是由残留凝乳酶和细菌蛋白酶对p一酪蛋白作用形成的。

3．2 不同类型凝乳酶的凝乳特性
干酪生产中添加凝乳酶的主要目的是使乳凝固，其凝乳特性对干酪生产至关重要，是干酪生产中应控制的主要技术指标之一。

表1 不同凝乳酶对干酪凝乳特性的影响
由表1可以看出，小牛皱胃酶和羔羊皱胃酶凝乳效果最好，凝乳时间短，凝乳状态光滑细腻，有弹性，无乳清析出；胃蛋白酶和毛霉凝乳酶次之；木瓜蛋白酶和无花果蛋白酶凝乳时间较长，组织状态松软，粗糙，并有乳清析出。

说
明动物凝乳酶的凝乳效果最好，微生物凝乳酶次之，植物凝乳酶效果较差。

其主要原因是动物凝乳酶凝乳活性较强，而蛋白水解能力较弱；植物凝乳酶凝乳活性较弱，但具有较强的蛋白水解能力，在凝乳的同时，能使乳中蛋白质大量分解，易使干酪产生菌味。

因此，干酪生产中，皱胃酶应为首选的凝乳酶。

3.3 不同凝乳酶对干酪品质的影响
用不同凝乳酶加工干酪，在10～12~C下成熟2个月，分别对干酪的组织状态、滋气味进行评分，结果见表2。

表2 不同凝乳酶对干酪品质的影响
从组织状态来看，小牛皱胃酶和羔羊皱胃酶生产干酪的感官评分非常相似，质地细腻光滑，有弹性；木瓜蛋白酶和无花果蛋白酶生产的干酪质地松软，无弹性，这与植物凝乳酶蛋白质水解能力较强有关。

从滋气味来看，小牛皱胃酶生产的干酪具有发酵制品特有风味，羔羊皱胃酶略有脂肪分解味，胃蛋白酶具有轻微苦味，而木瓜蛋白酶和无花果蛋白酶具有明显的苦味，毛霉凝乳酶苦味不太明显。

总的来看，用小牛皱胃酶和羔羊皱胃酶生产干酪品质最好，其次为毛霉凝乳酶和胃蛋白酶，木瓜蛋白酶和无花果蛋白酶品质较差。

3．4 不同凝乳酶配比在干酪生产中的应用效果
由于不同凝乳酶单独使用效果差别较大，限制了一些凝乳酶在干酪生产中的应用，为了充分利用凝乳酶资源，有必要进行不同凝乳酶配比试验，结果见表3。

表3 不同凝乳酶配比试验
由表3可以看出，当小牛皱胃酶和羔羊皱胃酶分别与木瓜蛋白酶和毛霉凝乳酶配合时，随着木瓜蛋白酶和毛霉凝乳酶比例的增大，凝乳效果和校正出品率都有所下降，成熟2个月的干酪评分也逐渐降低。

说明木瓜蛋白酶和毛霉凝乳酶在皱胃酶中混合量不宜过大，否则对干酪的品质有较大影响。

同时可以看出，当小牛皱胃酶和羔羊皱胃酶与木瓜蛋白酶配合比例为4：l，即木瓜蛋白酶混合量为20％，或小牛皱胃酶和羔羊皱胃酶与毛霉凝乳酶配合比例为3：l，即毛霉凝乳酶混合量为25％时，凝乳状态光滑细腻，出品率在ll％以上，成熟2个月时干酪品质也与单独小牛皱胃酶和羔羊皱胃酶相似，说明在皱胃酶中适当添加植物凝乳酶和微生物凝乳酶能够取得较好的效果。

4 影响凝乳酶活性的因素
4．1 pH值的影响
在酸性环境中凝乳酶活力最强，pH值低，受凝乳酶凝固时间较短，凝乳较硬，其最佳pH值为4．8左右；若超过中性，则凝乳酶很快失去活性。

4．2 Ca2+的影晌
Ca 2+增加可缩短凝固时间，使凝乳变硬，Ca 2+不仅对二次相有影响，对一次相也有影响。

但不沧怎样，凝乳酶凝固牛乳必需有游离的Ca 2+ 的存在。

原冈如下：其一由于Ca 2+的直接影响，即Ca 2+与酪蛋白结合使酪蛋白所带电荷减少；其二由于Ca2+的间接影响，即磷酸钙的沉淀促使H +的释放，导致牛乳pH值降低。

每100 kg牛乳中添加5～2O g氯化钙足以能恒定凝固时间，并使
凝快达到足够的硬度，过量的氯化钙会使凝快过硬而难于切割。

4．3 温度的影响
牛乳受凝乳酶凝固，在40~42℃发生最快，15℃以下或65℃以上则不凝固。

有人作温度对凝乳酶凝固一次相及二次相的影响实验，其结果为一次相的温度系数与一般反应相同，在O～4O℃范围内，温度每上升10℃。

反应速度增加二倍；二次相温度系数很高，温度每升高1℃，反应速度增加1．3~1．6倍。

乳温明显影响凝结的速度。

但在干酪实际生产中，乳温保持在30-33 oC：这是因为必须考虑到乳酸菌繁殖的最适温度(链球菌属的最适温度在3O℃左右，最高不能超过40℃)，而且较高温度下凝快硬化速度过快，以至于随后的切割比较困难。

4．4 加热的影响(42℃以上)
牛乳若先加热，以凝乳酶凝固的时间会延长，生成的凝乳会软，加热后牛乳即使放冷，凝固时间也延长，此现象称为滞后现象；加热后放置温度越低，凝固时间越长。

此滞后现象是因为酪蛋白微球结构中钙及磷酸盐游离出来所致。

4．5 凝乳酶的添加量
凝乳时间与凝乳酶的用量成反比，如凝乳酶用量翻倍，则凝乳时间减至一半；在十酪成熟期间，蛋白质的分解随着凝乳酶用量的增加而加快，但同时添加较大量的凝乳酶也会增加十酪苫味的产生，这是因为凝乳酶分解乳蛋白质产生大量的苦味肽。

在下酪的实际生产中，凝乳酶剂的添加是先以少量的蒸馏水或2％食盐水(质量分数)溶解后，再对原料乳(30℃左右)添加O．002％~0．004％(质量分数)。

添加时需搅拌数分钟使之均匀，然后静止20-30 rain以使凝固。

凝乳酶剂使牛乳凝固的适温为40~41 oC，最适pH值为4．8左右。

而且必需有Ca 2+ 的存在。

5 结语
综上所述，用不同凝乳酶生产干酪时，动物凝乳酶在凝乳特性、干酪出品率及干酪品质方面都表现出最为优秀的特性，这也是干酪生产中人们首选动物凝乳酶的原因。

为了充分利用凝乳酶资源，在小牛皱胃酶和羔羊皱胃酶中添加20％的木瓜蛋白酶或25％的毛霉凝乳酶，可取得较为理想的效果。

除了几种类型的鲜千酪，如农家干酪、夸克干酪，主要是通过乳酸来凝固，
而其他所有干酪的生产全是依靠凝乳酶或类似酶的反应而形成凝块。

在凝乳酶加入乳中后，凝聚反应很快发生。

全部过程受乳的温度、酸度和钙离子含量及其他因素所控制。

此外，在干酪加工制造中，存在凝乳酶确切加入量问题，过高或过低都会对干酪产品产生不良影响，过高会影响干酪的风味．过低会影响千酪的产量。

参考文献：
1 钟继才，中国乳品工业，2006年 34卷 1期，54-56页
2 张富新，顾熟琴，食品工业科技，2003年24卷7期，20-22页
3 范素琴，王成忠，于功明，农产食品科技，2009年 3卷 2期，40-42页。