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1原料乳對干酪質量安全的影響

1.1原料乳組成

原料乳的理化組成(如乳蛋白和脂肪含量)和原料乳pH值對干酪加工中的凝乳質量(凝膠強度和脫水收縮)以及干酪的組成、產量和后期風味形成有重要影響。原料乳組成與乳畜品種、種群、個體營養(yǎng)和健康狀況、牧場管理以及泌乳期等因素有關。例如用干草飼喂奶牛,所產的牛乳微生物種類會增多,更適于加工高品質生乳干酪;增加羊飼料中的脂肪酸含量也可以間接提高羊乳干酪中的脂肪酸比例。對于特定種群乳畜,原料乳組成變化最大的情況主要出現在泌乳初期、末期和乳房炎乳,這類原料乳的體細胞數一般較高,不適于干酪加工。用體細胞數高的原料乳生產的干酪,成熟后生物胺(羥色胺,酪胺,色胺)的含量顯著高于正常牛乳干酪。過高的體細胞數會使原料乳pH值升高,還會影響發(fā)酵劑菌株的活性,給干酪成熟期帶來微生物安全風險。一些乳蛋白的多態(tài)性也會影響到干酪的產量和品質,近年來國外在乳畜繁育和飼養(yǎng)方面也開始關注該指標。

1.2原料乳中微生物

過去,乳中常見的病原微生物主要是牛型分枝桿菌和布魯氏菌。隨著養(yǎng)殖技術的進步,這類微生物已基本可控,但在發(fā)展中國家包括我國,布魯氏菌污染仍時有發(fā)生。目前,除了上述2類病原菌外,單核細胞增生李斯特菌、大腸桿菌,志賀氏菌,歐文氏菌(Erwinia),彎曲桿菌,葡萄球菌,沙門氏菌.)和副結核桿菌(M.para鄄tuberculosis)等菌株的干酪感染在世界范圍內仍存在。干酪加工過程中的控制手段主要是熱處理、膜過濾和離心除菌等殺菌技術。在干酪產品方面主要通過嚴格的理化指標要求,降低病原微生物感染的風險。但有一些規(guī)定,目前爭議較大,如美國規(guī)定一些微生物風險較高的干酪品種(如生乳干酪)其成熟期不能短于60d,但BILL對美國過去幾年干酪微生物風險發(fā)生的統計發(fā)現,多起涉事的干酪產品,成熟時間都超過了60d,Gould等統計的1998~2011年間爆發(fā)的干酪病原菌污染事件中有三起生乳干酪成熟期也均超過了60d。除了病原微生物外,原料乳中的其他微生物對干酪風味和質構品質也有很大影響。研究顯示,酪丁酸梭菌是破壞GranaPadano干酪風味的主要因素,酵母可以增加卡門貝爾干酪中游離氨基酸的含量,對干酪中的非蛋白氮和氨的含量也有顯著影響。另外一些種類的生乳干酪,其特殊風味的形成與原料乳中含有的非發(fā)酵劑菌株有密切關系,例如丙酸菌等對埃門塔爾干酪獨特的堅果風味形成具有重要作用。

2原料乳預處理對干酪質量安全的影響

原料乳預處理包括標準化和滅菌處理。標準化技術是為了保證干酪穩(wěn)定的品質。近年來以增加干酪產量和提高干酪品質為目的的標準化技術受到了科研人員的關注。研究表明,將乳蛋白的含量從3.4%調整為4.0%將顯著增加切達干酪生產中乳蛋白的得率,從而增加干酪的產量。利用超濾技術標準化原料乳,在不影響干酪風味和質地的前提下,可以顯著提高帕米森干酪和埃門塔爾干酪產量。也有研究顯示,微濾和超濾處理原料乳,對艾德姆干酪的加工特性,品質和產量無顯著影響。因此,標準化方法的選擇要根據不同種類干酪的特點和加工工藝來確定

3干酪加工工藝對干酪質量的影響

3.1酸化

酸化是大多數干酪加工的基本工序。該過程一般從加入發(fā)酵劑開始至干酪成熟初期,有些可能持續(xù)數月另外還有些干酪利用添加有機酸和葡萄糖酸內酯等酸化劑,在短時間內增加原料乳酸度。酸化可以控制和預防病原微生物的感染,增強凝乳效果,增加膠體磷酸鈣的溶解度,促進凝乳收縮以及通過影響酶的活性影響干酪風味。目前該領域的研究主要集中在篩選、改造酸化程度可控、能產生柔和酸風味的發(fā)酵劑菌種,以及開發(fā)新的酸化方法。Dagostin等通過在原料乳中充入二氧化碳氣體的方法酸化原料乳,結果表明,在適宜的pH值(6.0)條件下該方法能有效地抑制嗜冷菌的生長,二氧化碳處理后,干酪的蛋白、脂肪等干物質含量和硬度也更高。直接添加10%檸檬酸和10%乳酸酸化水牛乳制作馬蘇里拉干酪,干酪的溶化性和延展性更好,并且嗜冷菌計數顯示,檸檬酸組冷凍保藏1個月,微生物數量未超標。

3.2凝乳酶

干酪加工過程中的關鍵步驟之一是利用凝乳酶通過適度水解乳蛋白產生凝乳。過去,凝乳酶從犢牛、羊的皺胃里提取。但隨著干酪產量增加,犢牛供應的減少,皺胃酶的產量已多年無法滿足市場需求。研究人員開發(fā)了多種替代品,其中商業(yè)化較為成功主要是重組酶,還有米黑毛霉和微小毛霉等來源的凝乳酶,這些酶都是天冬氨酸蛋白酶。凝乳酶對干酪的影響主要是干酪的質構和風味,雖然目前的商品酶有較好的加工適宜性,但基于降低干酪生產成本,提高干酪品質和適于特殊種類干酪加工酶的發(fā)掘和研究工作并未停止。從墨西哥漿果銀葉茄中分離植物蛋白酶用于加工Asadero干酪,與商品凝乳酶的對比實驗結果顯示,該種酶加工的干酪微生物活性更低。為了開發(fā)工業(yè)化羊乳干酪用酶,利用重組的乳酸克魯維酵母表達的刺棘薊植物蛋白酶,表達純化后的重組酶具有與刺棘薊蛋白酶相似的羊乳凝乳活力和干酪加工特性,研究還顯示,該酶也可用于牛乳干酪的加工。利用從中國傳統發(fā)酵食品米酒中分離出的的蛋白酶加工切達干酪,成熟過程中形成了更多種類的風味物質。目前,這些新發(fā)掘的酶的純度、產量和穩(wěn)定性等都需要進一步研究驗證。

3.3排乳清

排乳清是凝乳經切割、攪拌、熱燙、堆釀和壓榨等工序將凝乳中乳清排出的過程。該過程降低了干酪的水分含量,并隨乳清排出一定量的微生物和酶,因此也會影響干酪成熟過程和產品的穩(wěn)定性。該領域的研究目前集中在通過在線監(jiān)控和關鍵參數的細化來控制干酪的產量、品質和穩(wěn)定性。Everard等對排乳清過程的凝乳切割強度、凝塊大小、攪拌速度等的研究證明,低切割強度下的大凝乳塊,在高攪拌速率下會大幅增加乳固形物流失,降低干酪產量。根據凝乳等關鍵參數,Everard等還利用電腦可視化結合色差測量設備建立了在線凝乳收縮檢測系統,該系統能夠有效地監(jiān)測凝乳收縮過程。DeMarchi等開發(fā)了用中紅外技術測定干酪加工過程的凝乳強度、滴定酸度和pH,該系統具有一定的實用性,但在精確性上仍有待進一步提高。Mateo等研究了原料乳不同脂肪含量(棕=0%,2.5%和5.0%)對凝乳強度、收縮和攪拌等參數的影響,建立了相應的預測模型,利用該模型和可視近紅外傳感器,在線調整切割、攪拌等工藝參數,獲得了較好的驗證效果。

3.4干酪成熟

干酪成熟過程的質量安全控制對于有效地控制干酪成品中病原菌的數量和干酪品質的形成至關重要。在干酪成熟過程中,干酪的pH值、水分活度不斷下降,抑菌肽等物質不斷累積,這些因素都能夠有效地抑制病原微生物的生長和繁殖。成熟過程中理化指標正常的干酪(包括生乳干酪),其病原菌數量一般就不會超標。因此,美國強制規(guī)定一些種類的干酪,成熟期不能短于60d。在對土耳其SavakTu鄄lum干酪中李斯特菌研究中發(fā)現,雖然在6益、90d的成熟期內干酪中的李斯特菌下降了4.1logcfu/g,但在特定環(huán)境下,菌株仍存在較高的活力。Wemmenhove等對高達干酪成熟過程中單增細胞李斯特菌的數量研究顯示,在成熟的前8周,李斯特菌數量未出現增長,8~52周活菌數出現顯著下降,在這一過程中干酪水活度和乳酸含量是影響李斯特菌活力的主要因素。因此研究人員嘗試用冷殺菌技術處理加工生乳干酪,600MPa高壓處理原料乳7min,成熟90d后干酪中的微生物數量顯著低于對照組,質構參數顯著高于對照組,但感觀評定差異不顯著,高壓處理對干酪的風味無影響。在干酪品質控制方面,促干酪成熟酶制劑是未來產業(yè)化發(fā)展的主要方向,該項技術主要是將單一或復合的外源酶加入干酪中,通過控制外源酶的添加量和活力,精確地控制干酪的成熟速度和成熟度。將肽酶加入到乳濃縮物中制作干酪,可以顯著促進干酪成熟過程中蛋白的次級水解,增加小肽的數量,加入肽酶還會增加D鄄乳酸的形成。用基因工程菌表達的植物乳桿菌酯酶,當NaCl濃度降低20%時活力顯著增高,綜合指標顯示該酶是一種潛在干酪促熟外源酶。酶的加入方式和前處理工藝,對于該技術的實現有重要影響。近年來的研究確定了納米級脂質體包埋的工藝,及其用于促進干酪風味形成的最佳尺寸,該技術還被用于包埋乳酸乳球菌的無細胞提取物,以減少酶在切達干酪加工和成熟過程中的流失。

4干酪包裝和儲藏

新材料的不斷出現,推動了干酪包裝技術進一步改進。在表面覆蓋亮漆的聚合材料中加入納他霉素包裝干酪,可有效抑制干酪表面霉菌的感染。在PP和PET等復合材料中加入牛至精油和月桂酰精氨酸乙酯鹽酸鹽,可以有效地抑制羊奶干酪中的大腸桿菌O157:H7的數量。卡夫包裝紙可以有效地減少生乳干酪的單核細胞增多性李氏桿菌數量,抑菌效果優(yōu)于真空包裝。對于不同種類的干酪,不同包材的效果也不相同,對于切達等硬質和半硬質干酪,一般選用材質緊密不透氣,能制造真空條件的包裝材料,而對于涂抹型,表面濕度較大的干酪,透氣(氧氣,二氧化碳,水汽)材料營造的干燥環(huán)境更利于干酪的保藏。另外,電腦可視化等非破壞性檢測技術在干酪包裝檢測方面的應用也取得了較好的進展。利用圖像對比原理設計的裝置、檢測效率和檢測模型已經在實驗中得到驗證。反向光學氧濃度傳感器可以在不破壞包裝的情況下,檢測干酪真空包裝中氧濃度的變化,借此發(fā)現包裝破損。輻照、抑菌素等新技術以及以菌制菌的微生物平衡理念也被嘗試應用于干酪保藏。Bernini等利用紅外輻照處理Gorgonzola干酪表面,顯著降低了干酪表面微生物數量,尤其是單核細胞增生李斯特菌的數量,輻照對干酪正常成熟過程無顯著影響,相比傳統用海綿定期洗刷干酪表面,該方法對干酪的破壞更小。以相生相克為假設,推測感染李斯特菌的環(huán)境中可能存有抑制該病原菌的微生物,從干酪生產車間的干酪表面、地面、門和下水道等分離出的1314個菌株樣本,檢測其中的62個細菌樣本和1個酵母樣本的抑制李斯特菌活性,但結果顯示均為陰性,該研究提供了一個控制李斯特菌的新思路,但實際效果仍需更多實驗驗證。

5總結

現有的技術條件還無法實現生乳的零病原微生物污染,但高質量的原料乳配合熱處理、低溫處理(膜處理,微波,高壓,脈沖電場,超聲波等)、抑菌發(fā)酵劑和抑菌包裝材料等工藝和手段,可以將干酪中的病原微生物控制在安全水平。而且,隨著酶制劑、在線控制和電腦可視化技術在干酪加工尤其是干酪成熟中的應用,干酪的品質穩(wěn)定性和良品率將獲得極大提高。

作者:楊貞耐 張健 單位:北京工商大學