在干酪生产中,除农家干酪、夸克干酪等新鲜干酪是通过乳酸凝固外,其他品种干酪的生产都是在凝乳酶的作用下形成凝块。凝乳酶的主要作用是促进乳的凝结和利于乳清排出。凝乳酶相对分子质量约为35600,等电点约为4.65。从犊牛胃中提取的皱胃酶中含有凝乳酶和胃蛋白酶,两者比例约为4∶1,皱胃酶是最常用的凝乳酶。

1.凝乳酶的凝乳原理

凝乳酶凝固酪蛋白可分为两个过程:

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,由于钙离子与负电荷结合而减少粒子间的静电相斥作用,在副酪蛋白分子间形成“钙桥”,使副酪蛋白的微粒发生团聚作用而产生凝固胶体,此过程称为非酶变化。

当κ-酪蛋白被水解时,静电作用消失,酪蛋白胶粒稳定下降。当κ-酪蛋白被水解80%时,在高于20℃的温度条件以及一定钙离子的辅助作用下产生凝固现象。这两个过程的发生使酪蛋白的酶凝固与酸凝固不同,酶凝固时钙和碘酸盐并不从酪蛋白微球中游离出来。

2.影响凝乳酶凝乳的因素

影响凝乳酶凝乳的因素可分为对凝乳酶的影响以及对乳凝固的影响两个方面。

(1)温度的影响

在40~41℃时,凝乳酶的凝乳作用最快,低于20℃或高于50℃时不发生作用。温度不仅对副酪蛋白的形成有影响,更主要的是对副酪蛋白形成凝块过程也有影响。

(2)pH值的影响

在低pH值条件下,皱胃酶活性增高,酪蛋白胶束的稳定性降低,使得凝乳酶的作用时间缩短,凝块较硬。

(3)钙离子的影响

钙离子不仅影响凝乳,而且影响副酪蛋白的形成。酪蛋白所含的胶质磷酸钙是凝块形成所必需的成分。提高乳中钙离子的浓度可以缩短凝乳酶的凝乳时间,并使凝块变硬。(www.daowen.com)

(4)牛乳加热的影响

如果牛乳先加热至42℃以上,再冷却到凝乳所需的正常温度后添加皱胃酶,则凝乳时间延长,凝块变软,此种现象被称为滞后现象。主要是在42℃以上加热处理乳时,酪蛋白胶粒中磷酸盐和钙游离出来所导致。

3.主要的代用凝乳酶

除皱胃酶外,许多蛋白分解酶也具有凝乳作用。由于皱胃酶来源于犊牛的第四胃,靠宰杀小牛而得,成本很高,所以开发、研制皱胃酶的代用酶受到普遍重视,并且很多代用凝乳酶已应用到干酪的生产中。代用酶按其来源可分为动物性凝乳酶、植物性凝乳酶、微生物凝乳酶及遗传工程凝乳酶等。

(1)动物性凝乳酶

动物性凝乳酶主要是胃蛋白酶,已经作为皱胃酶的代用品用于干酪生产,其很多性质与皱胃酶相似,如凝乳张力、非蛋白氮的生成、酪蛋白的电泳变化等。但是胃蛋白酶分解蛋白的能力强,使得制成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。

(2)植物性凝乳酶

无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶、凤梨蛋白酶等是最常用的植物源凝乳酶,其凝乳能力不错,但是分解蛋白的能力较强,使得制成的干酪带有一定的苦味,因而,其应用受到一定限制。

(3)微生物来源的凝乳酶

微生物凝乳酶可分为霉菌、细菌、担子菌三种来源。在生产中使用的主要是霉菌性凝乳酶,如从微小毛霉菌中分离出的凝乳酶,其分子量为29800,凝乳的最适温度为56℃。现在日本和美国等国将其制成粉末凝乳酶制剂而应用到干酪生产中。用微生物源凝乳酶生产干酪的主要缺陷是蛋白分解力比皱胃酶高,干酪的得率较皱胃酶生产的干酪低,成熟后产生苦味。另外,微生物凝乳酶的耐热性高,给乳清的利用带来不便。

(4)利用遗传工程技术生产凝乳酶

是指通过DNA重组的微生物生产凝乳酶。美国和日本等国利用工程技术,将犊牛皱胃酶合成的DNA分离出来,导入生物细胞内,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。