融化干酪的功能特性

■ 劉振民 蔣士龍 光明乳業技術中心

融化干酪是選用不同成熟程度的天然干酪，添加乳化鹽、其它乳制品和非乳組分，再經加熱、連續攪拌而生產的一種保質期較長的均一化產品。1911年瑞士Gerber公司的Walter Gerber和德國人Fritz使用檸檬酸鹽作為乳化鹽，生產出了融化干酪。融化干酪的脂肪含量通常占總固形物的30%～40%，蛋白質含量為20%～25%，水分為40%左右。

1 融化干酪的微觀結構

融化干酪可看作是一種穩定的、水包油型的乳化液。融化干酪生產中使用磷酸氫二鈉和檸檬酸鈉等乳化鹽，通過置換存在于天然干酪中的不溶性鈣-副酪蛋白磷酸鹽網絡中的磷酸鈣復合物，提高了酪蛋白的乳化性。加熱和混合期間，磷酸鈣復合物的破壞會導致聯結鈣-副酪蛋白磷酸鹽網絡的部分分散。冷卻階段，部分分散的酪蛋白酸鹽基質形成“絮狀物”，進一步作用形成一種均一的、緊密結合的凝膠網絡。融化干酪的結構實質上是在部分分散的酪蛋白凝膠網絡中均勻分散的脂肪相（以脂肪球的形態存在，直徑小于1～5μm），如圖1所示。

2 融化干酪的功能特性和終端應用

從物料科學的觀點來看，融化干酪可以描述為一種粘彈性的物料，因為它不具有真正的彈性（理想固體）或真正的粘性（理想液體）。因此，根據流變學觀點，融化干酪的功能特性可以定義為在受到外力時，控制其變形和流動行為的特性。

干酪應用在特定食品時的功能特性，是指生產和消費這種食品過程中干酪表現出的特性，這種特性最終歸結為重組食品的滋味和美感。融化干酪的功能特性可以歸納為2種主要類型：非融解性和融解性組織結構特性。表1和表2分別總結了融化干酪的非融解性和融解性的組織結構特性。

除了獨立的功能特性，特定用途的融化干酪也要求融解性和非融解性的組織結構特性之間有關聯性。例如，適合吐司三明治制作的融化干酪片不僅要有硬度、凝聚性（結合性）、適當的粘度，使得生產中有適合的機械加工性能；另外，它在烤制期間也應具有正常的融解性。因此，對每一種特定形式和用途的融化干酪而言，必需的功能特性是唯一的。

3 測量融化干酪功能特性的技術

很多研究人員設計了多種試驗性的儀器檢測方法來評價和定量融化干酪的功能特性。

3.1 測量融化干酪非融解性組織結構特性的技術

已經開發了多種客戶化的儀器和技術來評價干酪的硬度、斷裂性（fracturability）、粘結性（cohesiveness）、粘合性（adhesivene s）、膠體感（gumminess）、咀嚼感（chewiness）、切片性以及在低溫下的粘性和彈性。

圖1 融化干酪的微結構圖示

Templeton和Sommer將標準的融化干酪樣品壓縮到一定高度，測量施加給融化干酪的作用力（以g表示），用作融化干酪的硬度指示。Thomas等使用了一個改進的球和錐形穿入器來測量融化干酪的硬度，以球或錐形體移動的距離作為硬度指示。Thomas等也開發了多種儀器測量融化干酪的切片性、斷裂性和粘著性。

測量融化干酪非融解特性的更普遍的技術之一是組織結構圖譜分析（TPA）。通過恒定速度的十字頭形成力－時間曲線和力－距離曲線，可以計算出使干酪變形所做的功。TPA可以測試融化干酪的多種非融解性的組織結構特性，如硬度、斷裂性、粘合性、彈性、粘結性、膠體感。動態應力流變測量（DSR）技術可以評估融化干酪的非融解性和粘彈性。這種裝置可以測量貯存模量（G’），這表示融化干酪的彈性；損失模量（G’’），這表示融化干酪的粘度特性；正切δ表示G’’或G’。

3.2 測量融化干酪融解性組織結構特性的技術

干酪的融解性組織結構特性或融解性是指干酪在加熱過程中融解、涂抹或流動的容易程度和限度。測量融化干酪融解性組織結構特性的最簡易方法是Arnott測試，即將特定維度的融化干酪柱放在爐灶上，于一定溫度下加熱一段時間，圓柱形高度的降低百分率可以作為干酪融解程度的指示。Bastian等開發了一種以DSR為基礎的檢測方法，即將樣品加熱，使用DSR測量G’、G’’和融化干酪的融解溫度（當G’= G’’的溫度或者正切δ=1）。

擠壓流動流變技術的應用之一是融解圖譜分析。融解圖譜分析可測量軟化點（軟化時間和軟化溫度），確定干酪融解的容易程度，也可測量融化點（融化時間和融化溫度），表示一種干酪的融解、流動程度。

表1 與融化干酪非融化狀態有關的組織特性

表2 與融化干酪融化狀態有關的組織特性

快速粘度分析儀（RVA）是一種由Newport科學儀器公司開發的電腦整合型儀器。Prow使用RVA測量融化干酪在最高溫度時的最低表觀粘度（受熱條件下的表觀粘度），以及在冷卻階段達到5000cP的表觀粘度所需要的時間。受熱表觀粘度是在干酪處于完全融解狀態時流動程度的指征；達到5000cP的時間是在冷卻階段融化干酪變濃厚程度的指示。

使用上述技術，生產廠家可以評估干酪產品的功能特性以及與終端消費者有效溝通這些融化干酪的特性。

4 融化干酪的功能性缺陷及防治措施

融化干酪的功能缺陷是指融化干酪不能證實和表現出適宜的功能特性和終端使用特性。優質的融化干酪，應具有溫和的芳香、致密的組織、潤滑的舌感、適宜的軟硬度和彈性，以及呈現均勻一致的淡黃色、透明光澤等特點。以下為各種常見的功能性缺陷及防治措施。

4.1 硬軟度失當

過硬的原因是干酪成熟度低，酪蛋白分解量少；補加水量少；pH值過低，或脂肪含量不足，溶融不完全，乳化鹽的配比不當等。過軟是原料成熟過度，加水量過多，pH值或脂肪含量過高所致。故原料干酪的平均成熟期以4～5個月為度，補加至含水量40%～45%為宜，并正確選擇乳化鹽使pH值為5.6～6.0，若pH值較高，可補加乳酸或檸檬酸予以調整。

4.2 脂肪分離

明顯表現為干酪表面有油珠滲出，這與乳化時處理溫度較低和時間不夠有關。此外，原料干酪成熟過度且脂肪含量高，或水分不足、pH值較低，脂肪也易游離。故在制作融化干酪時應注意上述問題。

4.3 砂粒化

即在食用時有如砂入口的舌感。主要原因是磷酸與鈣結合成磷酸鈣。另外，熔融鹽的溶解不良或結晶化，以及難溶性的氨基酸和酪氨酸的結晶化，也是造成砂粒化的原因。故應正確使用縮合磷酸鹽及檸檬酸鹽，并注意適當延長乳化時間，增加加水量，以及采取追加低成熟度的干酪等措施。

4.4 發脆、易碎和粒狀組織結構

融化干酪的最終pH值低，蛋白質更接近它們的等電點，因此，蛋白質的凈負電荷就會減少，引起蛋白質收縮，增加蛋白質之間的作用力（因為蛋白質分子間缺失了以電荷為基礎的排斥力）。蛋白質間發生聚集，形成更微弱的融化干酪乳濁液，有易碎、粒狀的組織結構。

總之，控制融化干酪特性的關鍵因素已得到明確，科技工作者也開發了集多種經驗的、流變學的微觀結構技術，用來評價融化干酪的重要功能特性。這類研究經驗的積累使融化干酪工業可以生產出面向多種用途的客戶化產品。

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