Influence of medium-concentration factor microfiltration treatment on the characteristics of low-moisture Mozzarella cheese

Concentration en caséine micellaire du lait de fabrication par microfiltration et conséquences sur les caractéristiques du fromage Mozzarella.

¹ College of Food Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, P. R. China
² Technical Center, Beijing Sanyuan Foods Co., Ltd., Beijing 100085, P. R. China
³ INRA, Agrocampus Ouest, UMR 1253, 35042 Rennes, France

Corresponding author: maying@hit.edu.cn

Received: 13 August 2008
Accepted: 12 December 2008

Abstract

To study the chemical properties, the initial recovery of milk components, oiling off, and the textural properties of the cheese during a 60-day refrigerated storage period, skim milk was microfiltered through a 1.4-m ceramic membrane to remove bacteria, and then low-moisture Mozzarella cheese was manufactured from medium-concentration factor (CF) microfiltration (MF) (0.1 m of pore size, CF = 2.3) retentate with added cream. The changes in expressible serum (ES) were also studied. Three cheese-making trials were conducted on Mozzarella cheese milk using two different methods: MF and control. Changes in the levels of proteolysis patterns were monitored using pH 4.6-soluble nitrogen (SN), initially higher for microfiltration Mozzarella cheese (MMC) because of the higher content of caseinomacropeptide, and 12% trichloroacetic acid TCA-SN, and using SDS-PAGE. The levels of the secondary proteolysis (12% TCA-SN) were significantly higher in control Mozzarella cheese (CMC). The CMC showed a greater release of free oil at the beginning of aging time but this release was always lower than that observed for MMC. The textural characteristics (hardness, springiness, and cohesiveness) of both cheeses have significant differences, highly correlated to proteolysis indicators, during the ripening time. It is suggested that the differences in composition, proteolysis, oiling off, and textural characteristics in both the cheese and the ES attributes arise mainly as a result of the double content of calcium salts in 0.1-m MF cheese issued from milk enriched with 2.3 times casein content. Indeed, the high content in calcium salts is known to inhibit autolysis of mesophilic lactic starter by increasing the buffering capacity of cheese aqueous phase, and then causing a slowdown of proteolysis. It likely leads to a different structuration of fat in Mozzarella cheese causing higher oiling off. The results obtained in this study show the possibility of making Mozzarella cheese from milk that has 2.3 times more micellar casein (50 gkg^-1), and to obtain products similar to those obtained from usual milk, adjustment of calcium salt mineralization is required.

Résumé

Après élimination des bactéries contaminantes par microfiltration à l'aide d'une membrane céramique 1,4 m, le fromage Mozzarella à extrait sec élevé était fabriqué à partir de lait concentré 2,3 fois par microfiltration sur membrane 0,1 m, standardisé en matière grasse par addition de crème. Les fromages obtenus (MMC) ont été caractérisés, par rapport à des témoins (CMC) fabriqués à l'aide de lait seulement épuré par MF 1,4 m, au plan des rendements de transformation, de leurs paramètres physicochimiques, de leur exsudation de matière grasse, de leurs propriétés texturales et des variations de composition de leur phase aqueuse interne pendant 60 jours de conservation au froid. Trois expérimentations ont été réalisées. Les cinétiques de protéolyse étaient appréciées par la mesure de l'azote soluble à pH 4,6, initialement supérieure pour les fromages MMC probablement en raison de leur teneur plus élevée en caséinomacropeptide, de l'azote soluble dans le TCA 12 % et par électrophorèse en gel d'acrylamide. Elles montraient une protéolyse secondaire significativement supérieure dans les fromages CMC. L'exsudation de matière grasse des fromages s'accroissait durant l'affinage, elle était hautement corrélée avec les indicateurs de protéolyse mais restait toujours supérieure pour les fromages MMC. Les caractéristiques de texture des deux types de fromage étaient significativement différentes : fermeté et cohésion constamment plus élevées pour les fromages MMC, élasticité plus élevée en début d'affinage pour les fromages CMC mais quasiment identique au 30ème jour d'affinage. Les différences observées entre les deux types de fromage, tant au plan de leurs caractéristiques initiales qu'au cours de l'évolution de celles-ci lors de l'affinage, découlent très certainement de la minéralisation calcique deux fois plus élevée des fromages MMC, minéralisation calcique inhibant les mécanismes d'autolyse des bactéries mésophiles du levain et donc retardant la protéolyse, structurant différemment la matière grasse du caillé et conduisant à une exsudation plus élevée de la matière grasse. Il en résulte que si les résultats obtenus au cours de cette étude démontrent la possibilité de transformer en fromage Mozzarella du lait à teneur en caséine supérieure à 50 gkg^-1 (enrichissement par un facteur de 2,3), l'obtention de produits similaires aux produits obtenus à partir de lait non enrichi en caséine requiert un ajustement de leur minéralisation calcique.