以干酪素為蛋白源加工模擬Mozzarella干酪對其品質的影響

李曉東，陳 超,2，史亞麗,2，劉濱城

（1.東北農業大學食品學院，哈爾濱 150030；2.乳品科學教育部重點實驗室，東北農業大學食品學院，哈爾濱 150030）

模擬干酪是指將各種食用配料（如食用脂肪、蛋白質，包括非乳脂肪和蛋白質、水等），在經過加熱、剪切和乳化鹽的作用后形成的一種光滑、均一的類似天然干酪的產品[1]。模擬干酪結構形成的基本原理是:借助乳化鹽、加熱及剪切的作用，各種原料間，尤其是蛋白質、脂肪、乳化鹽之間發生相互作用，使蛋白包裹游離態脂肪滴，從而形成油包水型干酪狀混合物的過程[1-2]。

Mozzarella干酪在加工過程中有特殊的熱拉伸工藝，因此賦予其特有的纖維狀結構和拉伸性[3]。模擬Mozzarella干酪也是通過選擇不同的原料和加工工藝使產品具有Mozzarella干酪的質構和功能品質。

模擬干酪中乳源乳蛋白的主要來源是酶凝干酪素、酸凝干酪素和酪蛋白酸鹽[1-4]。生產不同類型的模擬干酪需要不同類型的酪蛋白，酪蛋白能夠賦予干酪一定的質構、功能特性和加熱時保持干酪的物化穩定性。我國生產的干酪素主要是以青藏高原牧區的“曲拉”為原料，經離心分離、酶解等一系列工藝加工而成的牦牛乳干酪素[5]。相比普通牛乳干酪素，牦牛乳干酪素以其獨特的酪蛋白組成和結構也賦予了其獨特的性質。

目前，我國對模擬干酪的研究較少，關于不同類型干酪素對模擬Mozzarella干酪功能性質的影響國內尚未有研究報道。模擬干酪的加工工藝與天然干酪完全不同，其生產過程簡單，所用原料價格低廉，并且可采用植物源成分替代乳成分，大大降低了生產成本，并在一定程度上解決了乳源缺乏問題[6-7]。本研究在國外研究的基礎上，探索了酶凝干酪素、酸凝干酪素和酪蛋白酸鹽作為蛋白原料對模擬Mozzarella干酪功能性質的影響，為其在我國實現工業化生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料、設備

1.1.1 材料

牦牛乳干酪素（甘肅華羚乳品有限公司）；普通牛乳干酪素（江蘇南通）；花生油（山東魯花花生油有限公司）；乳化劑:檸檬酸三鈉（分析純），磷酸二氫鈉（分析純），檸檬酸（食品級），天然Mozzarella干酪（美國）。

表1 不同類型酪蛋白的基本成分Table1 Basal component of different casein

1.1.2 主要儀器設備

TA-XT plus質構儀（英國Stable Micro System公司）；干酪拉伸器（自制）；JJ-1精密增力電動攪拌器（常州國華電器有限公司）；全自動凱氏定氮儀（丹麥FOSS公司）；pHs-25型酸度計（上海精科雷磁儀器廠）；融化管（自制）；掃描電鏡（日立公司）。

1.2 模擬Mozzarella干酪的加工工藝[8]

干物質和水→室溫下混合1 min→加植物油加溫攪拌（85℃）→加檸檬酸和風味物質→調整pH到 5.4～6.0→成型后裝模→冷藏（0～4 ℃）

1.3 工藝要點

1.3.1 工藝中的干物質

主要包括:干酪素、乳化鹽、氯化鈉以及一些酪蛋白替代物等。

1.3.2 攪拌速度

干物質和水在熔化釜內混合后，加入植物油進行攪拌，但攪拌速度不宜太快，否則容易打破脂肪球，破壞形成的乳化體系，一般轉速為100～350 r·min-1。根據所加工的干酪不同，其攪拌的速度和時間也不同。

1.3.3 pH值的調節

在此加工工藝中選擇檸檬酸調節干酪的pH值，使干酪保持較好的質構和口感。

1.3.4 熱裝模

干酪成型后進行熱裝模，裝模后立即放入0～4℃條件下貯存。

1.4 試驗設計

1.4.1 基本配方（100 g干酪）

干酪素23.0 g、水分48.4 g、植物油24.0 g、磷酸二氫鈉0.6 g、檸檬酸三鈉1.2 g、氯化鈉2.2 g、檸檬酸0.6 g。

1.4.2 蛋白源設計

上述配方中的干酪素分別用:牦牛乳酶凝干酪素、牦牛乳乳酸干酪素、牦牛乳酪蛋白酸鈣、牦牛乳酪蛋白酸鈉和普通牛乳酶凝干酪素替代，作為蛋白原料生產模擬Mozzarella干酪得到的干酪樣品分別為2、3、4、5、6號；對照樣Mozzarella干酪為1號。

模擬Mozzarella干酪的各種指標的對比標準為Mozzarella干酪（成熟期1個月）。

1.5 指標測定

各干酪樣冷藏（4℃）24 h后，然后進行取樣測定其各個指標。

1.5.1 pH值測定

采用 British Standards Institution.（1976）。

1.5.2 質構分析（TPA）

測定室溫（22±1）℃，測定參數:測試前速度2 mm·s-1，測試速度 1 mm·s-1，測試后速度 2 mm·s-1，下壓距離10 mm，間隔時間10 s，感應力20 g，探頭型號P/0.5。

1.5.3 融化性測定:管式融化測定法[9]（Olson法）

取20 g干酪放入38 mm×250 mm的玻璃管中，樣品在室溫下保持30 min。玻璃管的一端密封，另一端用中間插有玻璃細管的膠塞封住。將管水平放入110℃的烘箱中加熱10 min，取出后在室溫下保持30 min，測量管內干酪流動的長度。

1.5.4 干酪油脂析出性測定[10]

用特制打孔器取直徑1.462 cm、厚1.128 cm的干酪，將樣品置于預先鋪有濾紙的直徑為9 cm的培養皿中，在室溫下回復溫度30 min，然后將其放入預熱至100℃烘箱內，加熱1 h，取出后在室溫下保持30 min。測定油圈直徑。

1.5.5 Mozzarella干酪拉伸性的測定[11]

干酪在室溫下回復30 min，切成2 cm×2 cm小方塊，將之放于鋪有濾紙的培養皿內，然后放入100℃的烘箱中，加熱1 h，馬上放于自制干酪拉伸器上進行拉伸，直到斷裂為止，用直尺測量拉伸的長度，表示干酪的拉伸性。

1.5.6 比薩焙烤試驗[12]

將50 g切碎的干酪鋪于10寸比薩面餅上，放置預先加熱到232℃的烤爐內進行焙烤，以比薩面餅熟透為度，取出，測其拉絲性、融化性、流動性、起泡性及褐變性。

1.5.7 模擬干酪的微觀結構[13]

采用掃描電鏡法對干酪進行微觀結構分析。

1.6 數據統計

本文所有試驗由3次平行試驗構成，采用SAS軟件進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同干酪素對模擬Mozzarella干酪pH的影響結果見圖1。

圖1 不同干酪素對模擬干酪pH值的影響Fig.1 Effect of pH of imitation cheese on different casein

pH值是反映干酪品質的重要指標之一，它與干酪的質構和功能性質有密切的關系。從圖1可以看出，牦牛乳酶凝干酪素加工的模擬干酪與普通牛乳酶凝干酪素干酪無顯著性差異（P＞0.05）；各干酪素加工的模擬干酪之間有顯著性的差異（P＜0.05）。

2.2 不同干酪素對Mozzarella干酪功能特性的影響

2.2.1 對干酪未融化時特性的影響

Mozzarella干酪未融化時的特性包括干酪的硬度、彈性、粘度和切條性，而硬度、粘度和彈性等直接影響干酪的切條性。

不同干酪素對模擬Mozzarella干酪硬度、粘著和彈性性的影響分別如圖2、3和4所示。

圖2 不同干酪素對模擬干酪硬度的影響Fig.2 Effect of hardness of imitation cheese on different casein

圖3 不同干酪素對模擬干酪粘度的影響Fig.3 Effect of adhesiveness of imitation cheese on different casein

從圖2和圖3可以看出，在硬度和粘度上，對照干酪與牦牛乳酶凝干酪素加工的模擬干酪之間有顯著性差異（P＜0.05）；各干酪素加工的模擬干酪之間有顯著性差異（P＜0.05）。

從圖4可以看出，在彈性上，對照干酪與各模擬干酪之間有顯著性差異（P＜0.05）；牦牛乳酶凝干酪素和普通牛乳酶凝干酪素加工的干酪之間無顯著性差異（P＞0.05），其他干酪素加工的模擬干酪之間有顯著性差異（P＜0.05）。

圖4 不同干酪素對模擬干酪彈性的影響Fig.4 Effect of springiness of imitation cheese on different casein

從上述分析可得出，在干酪未融化特性上，各種干酪素加工的模擬干酪之間有顯著的差異；與酸凝干酪素和酪蛋白酸鹽相比，酶凝干酪素加工的模擬干酪更接近于天然Mozzarella干酪，并且牦牛乳酶凝干酪素要優于普通牛乳酶凝干酪素。

2.2.2 不同干酪素對模擬干酪融化時特性的影響

Mozzarella干酪最重要的功能特性體現在其融化時的特性上。干酪在融化時的特性主要包括拉伸性、融化性、油脂析出性和褐變性。

不同干酪素對模擬Mozzarella干酪融化性、拉伸性和油脂析出性的影響結果見圖5～7。

圖5 不同干酪素對模擬干酪拉伸性的影響Fig.5 Effect of stretchability of imitation cheese on different casein

由圖5可知，在拉伸性上，對照干酪與兩種酶凝干酪素加工的模擬干酪之間無顯著性差異（P＞0.05）；各干酪素加工的模擬干酪之間存在著顯著性差異（P＜0.05）。

圖6 不同干酪素對模擬干酪融化性的影響Fig.6 Effect of meltability of imitation cheese on different casein

由圖6可知，在融化性上，對照干酪與牦牛乳酶凝干酪素加工的模擬干酪之間無顯著性差異（P＞0.05）；在模擬干酪之間，牦牛乳酶凝干酪素和普通牛乳酶凝干酪素加工的干酪之間無顯著性差異（P＞0.05），其他干酪素加工的模擬干酪之間有顯著性差異（P＜0.05）。

上述分析可得出，在Mozzarella干酪最重要的兩個功能特性-拉伸性和融化性上，各種干酪素所得模擬干酪之間有顯著的差異（P＜0.05）；酸凝干酪素和酪蛋白酸鹽所得模擬干酪與天然Mozzarella干酪有極顯著差異（P＜0.01），而兩種酶凝干酪素所得模擬干酪比較接近與天然Mozzarella干酪，甚至牦牛乳酶凝干酪素所得干酪的融化性和拉伸性要優于天然干酪。

油脂析出性是Mozzarella干酪的重要品質之一，油滴析出的充分與否直接關系的干酪的感官品質。由圖7可知，對照天然干酪與普通牛乳酶凝干酪素加工的模擬干酪沒有顯著性差異（P＞0.05）；各干酪素加工的模擬干酪之間存在著顯著的差異（P＜0.05）。

圖7 不同干酪素對模擬干酪油脂析出性的影響Fig.7 Effect of lipid educe of imitation cheese on different casein

2.3 比薩焙烤試驗

各干酪經比薩焙烤后，結果見表2。在拉絲性上，天然干酪與兩種酶凝干酪素加工的模擬干酪差異較小符合拉伸性的試驗結果見圖5，都能達到比薩對拉絲性的要求。在融化性和流動性方面，兩種酶凝干酪素和酪蛋白酸鈣加工的模擬干酪比較接近Mozzarella干酪。干酪未融化時，各模擬干酪的奶香味與天然干酪有較大的差別，模擬干酪幾乎沒有奶香味，比薩焙烤后，除4號有較清淡的奶香味，其他各模擬干酪幾乎無奶香味。模擬干酪的風味不能接近于所模擬的天然干酪，這也是其目前存在的最大缺陷。

表2 不同干酪素對模擬Mozzarella干酪感官綜合品質的影響Table2 Effect of different casein on sensory evaluation of imitation Mozzarella cheese

2.4 不同干酪素對模擬Mozzarella干酪微觀結構的影響

模擬干酪微觀結構的形成原理與天然干酪是完全不同的，模擬干酪是蛋白與脂肪在乳化鹽的作用下，形成的復雜的空間網絡結構。從圖8可以看出，對照天然干酪的結構比較致密，氣孔較少但比較大；另外其脂肪球比較大，比較均勻的分布在蛋白質基質中。但各模擬干酪結構致密程度差異很大，氣孔多但體積較小；另外，脂肪球也比較小，且分布不均勻。乳酸干酪素加工的模擬干酪幾乎看不到脂肪球；乳酸干酪素和酪蛋白酸鈉加工的干酪氣孔多并且結構松散。由于各干酪素結構的不同，在與脂肪乳化時，其乳化程度是不同的，因此，造成了其結構緊密程度和脂肪的分布不同；乳化鹽對脂肪乳化程度的不同也會造成脂肪滴大小的不同。在模擬干酪加工中，攪拌時會混入空氣，在裝模成型時，如擠壓力不夠，干酪會有很多氣孔。

圖8 不同干酪素加工模擬Mozzarella干酪的掃描電鏡Fig.8 Effect on SEM of imitation Mozzarella cheese with different casein

3 討論

在模擬干酪的加工中，磷酸鹽聚合作用強弱的不同，會影響乳化的效果和乳化脂肪與蛋白之間形成網絡結構的致密程度，Cavalier等，研究表明，當用酪蛋白酸鈉替代酪蛋白酸鈣加工模擬干酪時，干酪會發生高度的脂肪乳化和高度的酪蛋白分解，因此干酪會呈現出高pH值、高粘度和低硬度[14]。這與上述試驗結果相符。

Lobato-Calleros等的研究表明，模擬干酪產品彈性的不同被認為是由蛋白吸附到脂肪表面程度的不同而引起的。雖然蛋白的吸附程度主要取決于被吸附脂肪的未飽和程度，但是，由于各干酪素中酪蛋白親脂基團的數量不同，導致了對周圍乳化液中脂肪滴吸附能力的下降，因此形成的網狀結構緊密程度不同，造成了其彈性的不同[15]。

Santos等認為模擬干酪的融化性受所用干酪素性質的影響，不同類型的干酪素其疏水區域與脂肪的密切程度不同，由此造成干酪的融化性有巨大的差異[16]。Cavalier等研究表明，干酪的融化性決定于Ca2+/Na+比值的大小，當物質能量比值低時，模擬干酪的融化能力會增大[14]。Guinee等研究表明，酶凝干酪素與酸凝干酪素和酪蛋白酸鹽相比，它能賦予模擬干酪更好的拉伸性和延伸性，因此，酶凝干酪素更適于模擬Mozzarella干酪的生產[17]。這也正與上述試驗結果相符。

對模擬干酪功能品質的研究可以看出，在模擬Mozzarella干酪的生產中，酶凝干酪素所得干酪的品質要優于酪蛋白酸鹽和乳酸干酪素，而乳酸干酪素加工的干酪品質最差。在Guinee和Nishiya等的研究中也表明，在模擬干酪的生產中，半硬質干酪所用的蛋白質通常為酶凝干酪素，而酪蛋白酸鹽作為一種兩親-親水親油蛋白，則被廣泛的應用于涂抹型模擬干酪的加工中[1,18]。

4 結 論

在五種不同類型的干酪素中，牦牛乳酶凝干酪素是加工模擬Mozzarella干酪的最適蛋白源。在干酪的質構、拉伸性和融化性等功能性質上，它加工的模擬干酪最接近于天然Mozzarella干酪，但在化學成分和微觀結構上有顯著的差異。不同干酪素加工的模擬干酪之間，在干酪的化學成分、功能性質和微觀結構上均有著顯著差異（P＜0.05）。

[1]Guinee T P.Cheese analogues[M]//Roginski H,Fuquay J W,Fox P F,et al.Encyclopedia of dairy sciences,London:Academic Press,2002b:428-434.

[2]Bachmann H P.Cheese analogues:A review[J].International Dairy Journal,2001(11):505-515.

[3]Kind P S.Cheese:chemistry,physics and microbiology[J].Mozzarella and Pizza Cheese,1993,12:337-362.

[4]Ennis M P,Mulvihill D M.Cheese analogues[M]//Cogan T M,Fox P E,Ross R P,et al.Proceedings of the 5th cheese symposium Dublin:Teagasc,1997:4.

[5]于桂榮,張蘭威.提高曲拉精制干酪素色澤質量的研究[J].東北農業大學學報,2006,37(12):775-778.

[6]王麗娟,王福林,郎作鵬.我國乳品生產企業技術效率與規模收益問題研究[J].東北農業大學學報,2005,36(1):120-123.

[7]Shaw M.Cheese substitutes:Threat or opportunity[J]?Journal of the Society of Dairy Technology,1984:37:27-30.

[8]Fox T P.Fundamentals of cheese science[M].Gaithersburg,maryland:Aspen Publishers,Inc,2000.

[9]Olson N F,Price W V A.Melting test for Pasteurized process cheese spreads[J].Journal of Dairy Science,1958,41(7):999-1000.

[10]Bertola N C,Califano A N,BeVilaequa A E.et al.Effect of freezing conditions on functional properties of low moisture Mozzarella cheese[J].Journal of Dairy Science,1996,79(2):185-190.

[11]任星環.生產工藝對比薩專用Mozzarella干酪品質影響研究[D].北京:中國農業大學,2004.

[12]劉騫.Mozzarella干酪工藝優化及添加乳化鹽對其功能性質的影響[D].哈爾濱:東北農業大學,2007.

[13]Keane M,Glaeser H.Imitation products[J].Dairy Ind Int,1990,55(5):30-35.

[14]Cavalier-Salou C, Cheftel J C. Emulsifying salts influence on characteristicsof cheese analogs from calcium casemate [J]. Journal of Food Science, 1991, 56: 1542-1547.

[15]Lobato-Calleros C,Vernon-Carter E J,Guerrero-Legarreta I,et al.Use of fat blends in cheese analogs:Influuence on sensory and instrumental textural characteristics[J].Journal of Texture Studies,1997,28:619-632.

[16]Santos B L,Resurreccion A V A,Garcia V V.Quality characteristics and consumer acceptance of a peanut-based imitation cheese spread[J].Journal of Food Science,1989,54:468-471.

[17]Guinee T P,Caric M,Kalab M.Pasteurized processed cheese and substitute/imitation cheese products[M]//.Fox P,Mcsweeney P,Coga T,et al.Cheese:chemistry,physics and microbiology.London:Academic Press.2004:349-394.

[18]Nishiya T,Tatsumi K,Ido K,et al.Functional properties of three types of imitation Mozzarella cheese[J].Nippon Nogiekagaku Kaishi,1989,63:1359-1364.