预酶解结合乳酸菌发酵制备切达型酶改性奶酪过程中风味前体和风味物质的产生

近日，Food Bioscience发表了江南大学未来食品科学中心钟芳教授课题组的研究成果“Flavor precursors and flavor compounds in Cheddar-flavored enzyme-modified cheese due to pre-enzymolysis combined with lactic acid bacteria fermentation” (Xiang et al., Food Bioscience. 2023, 53: 102698)。江南大学2019级博士生向琴为论文第一作者，钟芳教授为论文通讯作者。

酶改性奶酪（EMC）是一种可在加工食品中应用的天然奶酪的经济高效的替代品，通常采用酶法水解不同熟化程度的奶酪或水解酪蛋白、乳清粉、乳粉和黄油等的混合物进行制备。与天然奶酪相比，EMC具有风味强度高、风味类型多和成本低廉的优势。然而，大部分EMC的制备均以相应的未成熟天然奶酪为起点，且单纯依靠酶水解进行制备。这种传统制备方法不仅会在乳清排出阶段导致大量营养损失，而且还会因为过度水解和缺乏微生物发酵导致难以实现风味平衡，如产生苦味、酸臭味和皂味等不愉悦的风味和缺少酸味等期望的风味。微生物发酵在形成奶酪风味过程中具有重要作用，它们可以将蛋白水解和脂肪水解释放的游离氨基酸（FAA）和游离脂肪酸(FFA)等风味前体转化为多种奶酪风味物质，而这些风味物质在单纯酶法水解制备时较少产生。同时，在微生物长期发酵过程中，风味物质之间会逐渐达到相对平衡状态，这也会显著影响产品的风味。因此，为了制备更接近天然奶酪风味的EMC，微生物发酵显得尤为重要。其中，乳酸菌常作为主发酵剂或附属发酵剂用于天然奶酪生产，预计能够产生典型酸味和多种其他风味以平衡EMC的整体风味。

基于上述背景，本研究以复原乳作为起点，采用预酶解结合乳酸菌发酵的策略制备切达型EMC，以期改善EMC滋味不足和香气不均衡的风味缺陷。该策略采用蛋白水解和脂肪水解释放大量风味前体FAA和FFA，采用乳酸菌发酵产生典型奶酪酸滋味和高效转化风味前体物为奶酪风味物质，基于此，对风味前体物转化为风味物质的代谢途径进行解析。同时，探究风味前体物的预先供给如何影响风味物质产生。研究结果表明，在预酶解过程中，对蛋白水解和脂肪水解工艺进行了优化，基于可接受的感官苦味和皂味强度，分别获得了高达45-50倍和15-17倍的FAA和FFA风味前体物。预先的蛋白水解加速了乳酸菌发酵进程，并在发酵过程中增加了乳酸的产生，增加了来自苯丙氨酸（Phe）代谢产生的具有花香和杏仁风味的芳环化合物的产生（2.0-15.7倍）以及来自亮氨酸（Leu）代谢产生的具有酸臭风味的支链酸类的产生（3.2-4.4倍）。预先的脂肪水解能够直接释放大量的甲基酮和脂肪酸等奶酪关键香气物质，但整体风味不平衡。部分水解的脂肪在后续乳酸菌发酵过程中因更易被微生物酯酶水解而进一步促进了短链脂肪酸的产生，从而一定程度上改善了单纯酶解时风味不平衡的缺陷。所获得的研究结果能够为生产具有正宗切达奶酪风味的EMC提供实际参考，同时为EMC的风味改善提供新的改善途径。

上述研究工作得到了国家自然科学基金（32001628）、江苏省自然科学基金（BK20200596）和之江实验室研究项目（2020MC0AD01）的资助。

图1 酶解和乳酸菌（LAB）发酵过程中复原乳非挥发性风味物质的变化规律：（A）游离氨基酸（FAA）；（B）游离脂肪酸（FFA）；（C）有机酸

图2 酶解和乳酸菌（LAB）发酵过程中复原乳挥发性风味物质的变化规律：（A）挥发性物质种类的变化；（B）挥发性物质浓度的变化

图3 切达型酶改性奶酪（EMC）制备过程中关键风味物质的产生及预酶解对关键风味物质产生的影响。矩形和椭圆形分别代表产生途径和风味物质，连接矩形和椭圆的灰色实线表示风味物质的主要产生途径，连接矩形和椭圆的蓝色和紫色箭头线分别表示乳酸菌（LAB）发酵过程中蛋白水解和脂肪水解对风味物质产生的促进效应

图4 偏最小二乘回归分析（PLSR）中差异风味前体物和差异风味化合物之间的相关性载荷图（A），以及风味前体物的可能代谢途径和相应风味物质的产生（B-E）

（编辑：潘梦妍）