以干酪素为蛋白源加工模拟Mozzarella干酪对其品质的影响

李晓东，陈 超,2，史亚丽,2，刘滨城

（1.东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030；2.乳品科学教育部重点实验室，东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030）

模拟干酪是指将各种食用配料（如食用脂肪、蛋白质，包括非乳脂肪和蛋白质、水等），在经过加热、剪切和乳化盐的作用后形成的一种光滑、均一的类似天然干酪的产品[1]。模拟干酪结构形成的基本原理是:借助乳化盐、加热及剪切的作用，各种原料间，尤其是蛋白质、脂肪、乳化盐之间发生相互作用，使蛋白包裹游离态脂肪滴，从而形成油包水型干酪状混合物的过程[1-2]。

Mozzarella干酪在加工过程中有特殊的热拉伸工艺，因此赋予其特有的纤维状结构和拉伸性[3]。模拟Mozzarella干酪也是通过选择不同的原料和加工工艺使产品具有Mozzarella干酪的质构和功能品质。

模拟干酪中乳源乳蛋白的主要来源是酶凝干酪素、酸凝干酪素和酪蛋白酸盐[1-4]。生产不同类型的模拟干酪需要不同类型的酪蛋白，酪蛋白能够赋予干酪一定的质构、功能特性和加热时保持干酪的物化稳定性。我国生产的干酪素主要是以青藏高原牧区的“曲拉”为原料，经离心分离、酶解等一系列工艺加工而成的牦牛乳干酪素[5]。相比普通牛乳干酪素，牦牛乳干酪素以其独特的酪蛋白组成和结构也赋予了其独特的性质。

目前，我国对模拟干酪的研究较少，关于不同类型干酪素对模拟Mozzarella干酪功能性质的影响国内尚未有研究报道。模拟干酪的加工工艺与天然干酪完全不同，其生产过程简单，所用原料价格低廉，并且可采用植物源成分替代乳成分，大大降低了生产成本，并在一定程度上解决了乳源缺乏问题[6-7]。本研究在国外研究的基础上，探索了酶凝干酪素、酸凝干酪素和酪蛋白酸盐作为蛋白原料对模拟Mozzarella干酪功能性质的影响，为其在我国实现工业化生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料、设备

1.1.1 材料

牦牛乳干酪素（甘肃华羚乳品有限公司）；普通牛乳干酪素（江苏南通）；花生油（山东鲁花花生油有限公司）；乳化剂:柠檬酸三钠（分析纯），磷酸二氢钠（分析纯），柠檬酸（食品级），天然Mozzarella干酪（美国）。

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

1.1.2 主要仪器设备

TA-XT plus质构仪（英国Stable Micro System公司）；干酪拉伸器（自制）；JJ-1精密增力电动搅拌器（常州国华电器有限公司）；全自动凯氏定氮仪（丹麦FOSS公司）；pHs-25型酸度计（上海精科雷磁仪器厂）；融化管（自制）；扫描电镜（日立公司）。

1.2 模拟Mozzarella干酪的加工工艺[8]

干物质和水→室温下混合1 min→加植物油加温搅拌（85℃）→加柠檬酸和风味物质→调整pH到 5.4～6.0→成型后装模→冷藏（0～4 ℃）

1.3 工艺要点

1.3.1 工艺中的干物质

主要包括:干酪素、乳化盐、氯化钠以及一些酪蛋白替代物等。

1.3.2 搅拌速度

干物质和水在熔化釜内混合后，加入植物油进行搅拌，但搅拌速度不宜太快，否则容易打破脂肪球，破坏形成的乳化体系，一般转速为100～350 r·min-1。根据所加工的干酪不同，其搅拌的速度和时间也不同。

1.3.3 pH值的调节

在此加工工艺中选择柠檬酸调节干酪的pH值，使干酪保持较好的质构和口感。

1.3.4 热装模

干酪成型后进行热装模，装模后立即放入0～4℃条件下贮存。

1.4 试验设计

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、磷酸二氢钠0.6 g、柠檬酸三钠1.2 g、氯化钠2.2 g、柠檬酸0.6 g。

1.4.2 蛋白源设计

上述配方中的干酪素分别用:牦牛乳酶凝干酪素、牦牛乳乳酸干酪素、牦牛乳酪蛋白酸钙、牦牛乳酪蛋白酸钠和普通牛乳酶凝干酪素替代，作为蛋白原料生产模拟Mozzarella干酪得到的干酪样品分别为2、3、4、5、6号；对照样Mozzarella干酪为1号。

模拟Mozzarella干酪的各种指标的对比标准为Mozzarella干酪（成熟期1个月）。

1.5 指标测定

各干酪样冷藏（4℃）24 h后，然后进行取样测定其各个指标。

1.5.1 pH值测定

采用 British Standards Institution.（1976）。

1.5.2 质构分析（TPA）

测定室温（22±1）℃，测定参数:测试前速度2 mm·s-1，测试速度 1 mm·s-1，测试后速度 2 mm·s-1，下压距离10 mm，间隔时间10 s，感应力20 g，探头型号P/0.5。

1.5.3 融化性测定:管式融化测定法[9]（Olson法）

取20 g干酪放入38 mm×250 mm的玻璃管中，样品在室温下保持30 min。玻璃管的一端密封，另一端用中间插有玻璃细管的胶塞封住。将管水平放入110℃的烘箱中加热10 min，取出后在室温下保持30 min，测量管内干酪流动的长度。

1.5.4 干酪油脂析出性测定[10]

用特制打孔器取直径1.462 cm、厚1.128 cm的干酪，将样品置于预先铺有滤纸的直径为9 cm的培养皿中，在室温下回复温度30 min，然后将其放入预热至100℃烘箱内，加热1 h，取出后在室温下保持30 min。测定油圈直径。

1.5.5 Mozzarella干酪拉伸性的测定[11]

干酪在室温下回复30 min，切成2 cm×2 cm小方块，将之放于铺有滤纸的培养皿内，然后放入100℃的烘箱中，加热1 h，马上放于自制干酪拉伸器上进行拉伸，直到断裂为止，用直尺测量拉伸的长度，表示干酪的拉伸性。

1.5.6 比萨焙烤试验[12]

将50 g切碎的干酪铺于10寸比萨面饼上，放置预先加热到232℃的烤炉内进行焙烤，以比萨面饼熟透为度，取出，测其拉丝性、融化性、流动性、起泡性及褐变性。

1.5.7 模拟干酪的微观结构[13]

采用扫描电镜法对干酪进行微观结构分析。

1.6 数据统计

本文所有试验由3次平行试验构成，采用SAS软件进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同干酪素对模拟Mozzarella干酪pH的影响结果见图1。

图1 不同干酪素对模拟干酪pH值的影响Fig.1 Effect of pH of imitation cheese on different casein

pH值是反映干酪品质的重要指标之一，它与干酪的质构和功能性质有密切的关系。从图1可以看出，牦牛乳酶凝干酪素加工的模拟干酪与普通牛乳酶凝干酪素干酪无显著性差异（P＞0.05）；各干酪素加工的模拟干酪之间有显著性的差异（P＜0.05）。

2.2 不同干酪素对Mozzarella干酪功能特性的影响

2.2.1 对干酪未融化时特性的影响

Mozzarella干酪未融化时的特性包括干酪的硬度、弹性、粘度和切条性，而硬度、粘度和弹性等直接影响干酪的切条性。

不同干酪素对模拟Mozzarella干酪硬度、粘着和弹性性的影响分别如图2、3和4所示。

图2 不同干酪素对模拟干酪硬度的影响Fig.2 Effect of hardness of imitation cheese on different casein

图3 不同干酪素对模拟干酪粘度的影响Fig.3 Effect of adhesiveness of imitation cheese on different casein

从图2和图3可以看出，在硬度和粘度上，对照干酪与牦牛乳酶凝干酪素加工的模拟干酪之间有显著性差异（P＜0.05）；各干酪素加工的模拟干酪之间有显著性差异（P＜0.05）。

从图4可以看出，在弹性上，对照干酪与各模拟干酪之间有显著性差异（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间无显著性差异（P＞0.05），其他干酪素加工的模拟干酪之间有显著性差异（P＜0.05）。

图4 不同干酪素对模拟干酪弹性的影响Fig.4 Effect of springiness of imitation cheese on different casein

从上述分析可得出，在干酪未融化特性上，各种干酪素加工的模拟干酪之间有显著的差异；与酸凝干酪素和酪蛋白酸盐相比，酶凝干酪素加工的模拟干酪更接近于天然Mozzarella干酪，并且牦牛乳酶凝干酪素要优于普通牛乳酶凝干酪素。

2.2.2 不同干酪素对模拟干酪融化时特性的影响

Mozzarella干酪最重要的功能特性体现在其融化时的特性上。干酪在融化时的特性主要包括拉伸性、融化性、油脂析出性和褐变性。

不同干酪素对模拟Mozzarella干酪融化性、拉伸性和油脂析出性的影响结果见图5～7。

图5 不同干酪素对模拟干酪拉伸性的影响Fig.5 Effect of stretchability of imitation cheese on different casein

由图5可知，在拉伸性上，对照干酪与两种酶凝干酪素加工的模拟干酪之间无显著性差异（P＞0.05）；各干酪素加工的模拟干酪之间存在着显著性差异（P＜0.05）。

图6 不同干酪素对模拟干酪融化性的影响Fig.6 Effect of meltability of imitation cheese on different casein

由图6可知，在融化性上，对照干酪与牦牛乳酶凝干酪素加工的模拟干酪之间无显著性差异（P＞0.05）；在模拟干酪之间，牦牛乳酶凝干酪素和普通牛乳酶凝干酪素加工的干酪之间无显著性差异（P＞0.05），其他干酪素加工的模拟干酪之间有显著性差异（P＜0.05）。

上述分析可得出，在Mozzarella干酪最重要的两个功能特性-拉伸性和融化性上，各种干酪素所得模拟干酪之间有显著的差异（P＜0.05）；酸凝干酪素和酪蛋白酸盐所得模拟干酪与天然Mozzarella干酪有极显著差异（P＜0.01），而两种酶凝干酪素所得模拟干酪比较接近与天然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优于天然干酪。

油脂析出性是Mozzarella干酪的重要品质之一，油滴析出的充分与否直接关系的干酪的感官品质。由图7可知，对照天然干酪与普通牛乳酶凝干酪素加工的模拟干酪没有显著性差异（P＞0.05）；各干酪素加工的模拟干酪之间存在着显著的差异（P＜0.05）。

图7 不同干酪素对模拟干酪油脂析出性的影响Fig.7 Effect of lipid educe of imitation cheese on different casein

2.3 比萨焙烤试验

各干酪经比萨焙烤后，结果见表2。在拉丝性上，天然干酪与两种酶凝干酪素加工的模拟干酪差异较小符合拉伸性的试验结果见图5，都能达到比萨对拉丝性的要求。在融化性和流动性方面，两种酶凝干酪素和酪蛋白酸钙加工的模拟干酪比较接近Mozzarella干酪。干酪未融化时，各模拟干酪的奶香味与天然干酪有较大的差别，模拟干酪几乎没有奶香味，比萨焙烤后，除4号有较清淡的奶香味，其他各模拟干酪几乎无奶香味。模拟干酪的风味不能接近于所模拟的天然干酪，这也是其目前存在的最大缺陷。

表2 不同干酪素对模拟Mozzarella干酪感官综合品质的影响Table2 Effect of different casein on sensory evaluation of imitation Mozzarella cheese

2.4 不同干酪素对模拟Mozzarella干酪微观结构的影响

模拟干酪微观结构的形成原理与天然干酪是完全不同的，模拟干酪是蛋白与脂肪在乳化盐的作用下，形成的复杂的空间网络结构。从图8可以看出，对照天然干酪的结构比较致密，气孔较少但比较大；另外其脂肪球比较大，比较均匀的分布在蛋白质基质中。但各模拟干酪结构致密程度差异很大，气孔多但体积较小；另外，脂肪球也比较小，且分布不均匀。乳酸干酪素加工的模拟干酪几乎看不到脂肪球；乳酸干酪素和酪蛋白酸钠加工的干酪气孔多并且结构松散。由于各干酪素结构的不同，在与脂肪乳化时，其乳化程度是不同的，因此，造成了其结构紧密程度和脂肪的分布不同；乳化盐对脂肪乳化程度的不同也会造成脂肪滴大小的不同。在模拟干酪加工中，搅拌时会混入空气，在装模成型时，如挤压力不够，干酪会有很多气孔。

图8 不同干酪素加工模拟Mozzarella干酪的扫描电镜Fig.8 Effect on SEM of imitation Mozzarella cheese with different casein

3 讨论

在模拟干酪的加工中，磷酸盐聚合作用强弱的不同，会影响乳化的效果和乳化脂肪与蛋白之间形成网络结构的致密程度，Cavalier等，研究表明，当用酪蛋白酸钠替代酪蛋白酸钙加工模拟干酪时，干酪会发生高度的脂肪乳化和高度的酪蛋白分解，因此干酪会呈现出高pH值、高粘度和低硬度[14]。这与上述试验结果相符。

Lobato-Calleros等的研究表明，模拟干酪产品弹性的不同被认为是由蛋白吸附到脂肪表面程度的不同而引起的。虽然蛋白的吸附程度主要取决于被吸附脂肪的未饱和程度，但是，由于各干酪素中酪蛋白亲脂基团的数量不同，导致了对周围乳化液中脂肪滴吸附能力的下降，因此形成的网状结构紧密程度不同，造成了其弹性的不同[15]。

Santos等认为模拟干酪的融化性受所用干酪素性质的影响，不同类型的干酪素其疏水区域与脂肪的密切程度不同，由此造成干酪的融化性有巨大的差异[16]。Cavalier等研究表明，干酪的融化性决定于Ca2+/Na+比值的大小，当物质能量比值低时，模拟干酪的融化能力会增大[14]。Guinee等研究表明，酶凝干酪素与酸凝干酪素和酪蛋白酸盐相比，它能赋予模拟干酪更好的拉伸性和延伸性，因此，酶凝干酪素更适于模拟Mozzarella干酪的生产[17]。这也正与上述试验结果相符。

对模拟干酪功能品质的研究可以看出，在模拟Mozzarella干酪的生产中，酶凝干酪素所得干酪的品质要优于酪蛋白酸盐和乳酸干酪素，而乳酸干酪素加工的干酪品质最差。在Guinee和Nishiya等的研究中也表明，在模拟干酪的生产中，半硬质干酪所用的蛋白质通常为酶凝干酪素，而酪蛋白酸盐作为一种两亲-亲水亲油蛋白，则被广泛的应用于涂抹型模拟干酪的加工中[1,18]。

4 结 论

在五种不同类型的干酪素中，牦牛乳酶凝干酪素是加工模拟Mozzarella干酪的最适蛋白源。在干酪的质构、拉伸性和融化性等功能性质上，它加工的模拟干酪最接近于天然Mozzarella干酪，但在化学成分和微观结构上有显著的差异。不同干酪素加工的模拟干酪之间，在干酪的化学成分、功能性质和微观结构上均有着显著差异（P＜0.05）。

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