奶酪制品中的苦味

高钙含量的新鲜奶酪产品(如夸克或skyr)在生产过程中会产生苦味,这可能会导致消费者的拒绝。德国霍恩海姆大学(University of Hohenheim)的研究表明,夸克(quark)或skyr等富含钙的奶制品中的苦肽来自发酵剂培养。

三个研究小组调查了如何防止这种苦味。长期以来,人们认为钙浓度是发酵过程中形成所谓苦肽的触发因素。但研究人员得出结论,这似乎不是唯一的。

相反,这可能是钙含量和发酵剂培养的相互作用。通过选择合适的细菌培养物混合物进行发酵,将来可能会减少成品的苦味,甚至可能完全避免。

该项目由联邦经济事务和能源部(BMWi)资助,总额近45万欧元。

所谓的苦味肽,是产生苦味的原因,是由较大的蛋白质在特殊的酶肽酶的帮助下形成的小蛋白质片段。

“这些碎片对我们舌头上的苦味传感器做出反应。这就是为什么这些食物没有被破坏,它们对苦涩敏感的人来说味道不太好。”霍亨海姆大学食品微生物学和卫生学系的Herbert Schmidt教授解释道。

目前还不清楚这些肽酶是来自添加的乳酸菌还是来自牛奶,是否因为它们是由奶牛产生并进入牛奶,还是因为它们受到了其他细菌的污染而进入牛奶。

问题是,为什么苦肽主要存在于钙含量高的产品中?

“我们研究项目的目的是了解苦味物质在生产过程中是如何释放的,以及哪些因素可以减少这种释放,”奶制品科技部门的Jörg Hinrichs教授说。

发酵乳制品是由乳酸菌产生的。它们作为所谓的发酵剂添加到牛奶或牛奶浓缩物中,并将牛奶糖转化为乳酸和其他物质。

通常生产厂家还会加入少量凝乳酶,使牛奶凝结得更好。牛奶蛋白质会絮凝,然后可以从牛奶的液体部分——乳清中分离出来。

然而,乳酸菌也需要牛奶中的蛋白质作为自身的营养。它们将较大的蛋白质分解成较小的片段,以便将其吸收到细胞中。在那里,肽被进一步分解,然后被细胞用于自身的蛋白质代谢。但是,如果乳制品中残留的这些碎片太多,就会引起苦味。

在发酵过程中,这些苦肽的形成是各种牛奶成分和细菌的基因或酶之间复杂的相互作用。为了更好地分析这些相互作用,科学家们使用了各种各样的,在某些情况下是新开发的模型系统。

例如,一种新开发的浓缩和过滤工艺可以在发酵前以特定的方式改变和调整浓缩牛奶的成分。

Hinrichs解释说:“与传统的生产工艺不同,我们首先提取乳清,然后发酵浓缩乳。”。“这种方法允许我们可变地控制脂肪、钙和蛋白质含量,从而模拟不同的成分。”

利用这种奶油干酪模型,科学家们分析了不同发酵条件对苦肽形成的影响,如温度和pH值以及不同的细菌培养。

许多乳酸菌被用于制作奶油芝士产品,最常见的是乳酸乳球菌。

“用于发酵的发酵剂几乎和市场上的乳制品一样多样,”施密特说。

此外,与几乎所有的细菌一样,存在着具有不同特性的不同谱系,即所谓的菌株。“在一种培养基中,我们发现了30到40种不同菌株的混合物,”施密特补充道。“这并没有使发酵过程的分析和目标控制变得更容易。”

尽管如此,科学家们还是成功地识别出了一些在苦肽的形成和分解中起重要作用的基因。

研究的重点是负责肽酶形成的基因。提示该肽酶基因的活性可能受钙的调控。新的方法使记录单个基因的活动成为可能。

Schmidt总结道:“事实证明,钙对该基因的活性没有影响。但是,我们知道,为了降低基因活性,发酵过程中的pH值必须在24小时内降至5以下。”。“当然,最简单的方法是,如果我们能培育出没有这种基因的菌株。不幸的是,没有肽酶基因的细菌菌株无法独立生存。它们需要其他为它们产生重要肽的菌株。”

生物技术与酶科学系的Lutz Fischer教授指出:“我们总共发现了九个不同的酶活性调节点。根据细菌种类的不同,钙可能具有不同的作用。有时钙会促进酶活性,而在另一种细菌中钙会降低酶活性。”。

“然而,在最近的研究中,有一个明显的趋势。牛奶本身的酶,如组织蛋白酶和纤溶酶,可能不是原因,相反,它似乎是增加细菌培养的唯一原因,而细菌培养是牛奶或牛奶浓缩物发酵所必需的,”他补充道。

现在的挑战是以这种方式将不同的细菌培养物组合在一起,这样细菌仍然可以完成他们想要的任务,但另一方面,成品中几乎不含或根本不含苦味肽。

这就是为什么科学家向发酵剂生产商建议,除了传统培养和分子生物学技术外,还应使用酶试验。根据目前的知识,苦肽的形成主要取决于酶水平。

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