干酪风味影响因素的论述

苗君莅，于鹏，肖杨，任璐，蔡涛，王辉

（光明乳业研究院（乳业生物技术国家重点实验室），上海200436）

干酪风味影响因素的论述

苗君莅，于鹏，肖杨，任璐，蔡涛，王辉

（光明乳业研究院（乳业生物技术国家重点实验室），上海200436）

本文对影响干酪风味的众多因素进行了论述，包括乳的来源、成分，干酪的盐含量、结构和酸度变化，干酪中的相变化带来的影响，以及基因和风味的联系，发酵剂和附属发酵剂的影响。从而为控制干酪的风味形成，获得稳定一致的风味物质，制作特征性风味的干酪奠定基础。

干酪，风味，影响因素

干酪风味是消费者选择和接受主要决定因素，干酪风味的改善具有巨大的经济价值。然后由于干酪的制作过程复杂，干酪风味形成漫长，包含了大量的微生物和生化反应，因此，风味会受到很多因素的影响[1]。

传统的理解中干酪的风味主要受到菌种、酸度以及制作工艺等影响，随着科学的发展和研究的深入，对这种影响的认识逐渐扩展到基因层面，发现了一些基因同风味的联系。本文较为全面的综述了影响干酪风味的因素，为更好的把握干酪风味的形成，获得理想风味的干酪奠定了基础。

1 乳的成分和含盐量对干酪风味的影响

1.1 乳的来源

世界上绝大多数的奶酪是由牛乳制得的，也有一些品种专门由山羊乳、绵羊乳、水牛乳或骆驼乳等制得而成。印度和意大利是水牛奶的主要生产国，山羊和绵羊乳奶酪主要盛行于地中海国家，而希腊有独特的绵羊乳奶酪。每一种乳都有其独特的组分和风味特征，从而制得各种独特的奶酪。

山羊和绵羊乳相对牛乳脂肪中含有更多的短链脂肪酸（癸酸、辛酸和己酸），中链脂肪酸和单、多不饱和脂肪酸，这些脂肪酸带给山羊和绵羊乳奶酪独特的强烈刺鼻的风味。不同来源乳的组分有显著的不同。蛋白质和脂肪组成的不同，在干酪成熟过程中产生了不同的代谢特性。Ha和Lindsay[2]报道，在牛乳奶酪中不存在4-乙基辛酸。牛乳脂肪中4-乙基辛酸含量很低，而山羊和绵羊乳中含有大量的4-甲基和4-乙基辛酸，它们是山羊和绵羊乳奶酪典型风味的贡献者。

山羊和绵羊乳中一些风味化合物取决于它们的饲养特性。Papamedas和Robinson[3]报道，哈罗米奶酪是由含有更多萜烯例如α-蒎烯、β-蒎烯、可巴烯、麝香草酚，α-石竹烯，β-石竹烯和δ-杜松烯的绵羊和公山羊混合乳制得而成，这些化合物源于它们吃的植物。因而，混杂的风味化合物源于乳成分，而这又取决于动物的饲养习惯，从而决定了用该乳制得干酪的最终风味。

此外，对于一个给定的物种，喂养和地理位置也影响着风味。比如，帕玛森干酪的独特风味不仅来自于成熟过程，还源于巴马地区特殊位置的土壤，这种干酪只有意大利当地人能够生产。在长达两年的成熟期中，乳清在发酵剂作用下不断的析出也有助于风味的形成。

水牛乳相对牛乳含有更多的钙和酪蛋白。这种乳非常适合生产新鲜的莫扎里拉干酪，它的典型风味直接来自于乳，而并不像成熟干酪风味来自于代谢。成熟干酪的制作例如切达干酪，技术问题主要因为它的组分，通常酸化很慢，凝乳块坚硬，成熟过程风味形成缓慢。Czulak（1964）提出的解决方案之一是，在排乳清之前盐渍以减少钙的含量。

1.2 盐的影响

依据干酪品种的不同，盐含量在0.5%～5%。盐在干酪的风味、质构和货架期方面扮演着重要角色。例如，在低脂干酪中，干酪的水分含量相对全脂干酪更高，因而，尽管实际的盐含量是相同的，但低脂干酪中盐水比下降。在全脂切达干酪中水分和盐的含量分别为36%和1.6%，在低脂切达干酪中则分别为47%和1.6%，因此，两种干酪的盐-水比分别为4.4%和3.4%。因而，低脂干酪的细菌抑制力降低，更容易出现例如苦味的不良风味，除非选用了专门的低蛋白分解力的发酵剂[4]。

盐影响干酪的风味主要表现在以下几方面：抑制微生物生长，影响酶活力，影响水分活度。盐有助于控制干酪的pH，通过抑制微生物生长最终影响干酪的成熟和质构。切达干酪，盐是以干盐形式加到凝块里；瑞士干酪，是将干酪放入盐水中盐浸。对于像切达这样的干酪，盐是在制作过程中当乳糖含量低于1%时加入的，加入的盐减慢了乳酸菌的生长、控制了进一步的酸化。值得注意的是，当盐含量低时，一些乳酸发酵剂会被刺激，因而，在低盐水平下，酸的产生会使乳酸菌大量生长，随之带来的酶活会使干酪产生苦味。因此，控制干酪中的盐-水比是重要的。当乳酸菌由于盐分被抑制后，耐盐的非发酵剂乳酸菌可能会继续代谢乳糖。发酵剂菌种活力的影响主要是水分活度降低的结果。

干酪的风味主要产生于成熟过程中大量的代谢反应。酪蛋白的代谢发生在各个阶段，导致大量风味化合物的产生。αs1-和β-酪蛋白特别重要，前者在干酪的成熟初期通过凝块中残留酶的作用分解为各种小肽，这种活力受到盐浓度的影响。较高的盐含量会抑制蛋白分解能力，而盐含量较低（6%）时会受到刺激。另一方面，过低的盐（5%）水平可抑制β-酪蛋白的蛋白分解。例如，Thomas和Pearce[5]报道，盐水比1∶25时成熟4周后超过50%的β-酪蛋白被降解，但当盐水比1∶12.5时仅10%被降解。因此，少盐或无盐干酪由于发酵剂乳酸菌的生长和酶活不受抑制，易于过酸或发苦。羊奶酪的盐含量相对较高，由于低pH和高盐的条件不适于氨基酸脱羧反应，因此它的生物胺含量很低。

2 物理因素对干酪风味的影响

2.1 干酪成分，结构和风味的联系[6]

影响干酪的物化因素是牛奶和凝乳块的温度、pH变化。一种特定组分的干酪用乳，它的pH和温度变化决定了干酪的组分和微观结构，从而决定了干酪的质地和风味形成。新鲜干酪独特的质构是干酪独特风味的前提。

引起这些关注的，是早期Lawrence等研究者描述的干酪的基本结构，涉及到酪蛋白胶束的改变：

瑞士干酪和高达干酪蛋白结构中，结构单元是与干酪用乳中的子胶束相同的球形（直径10 nm～15 nm）。这两种干酪中酪蛋白子胶束的结构保持不变，尽管6-酪蛋白已通过凝结转化为段-6-酪蛋白。相比之下，在柴郡干酪（更酸）中，蛋白质聚集的更小（3 nm～4 nm），并且以链的形式存在，最初的子胶束酪蛋白失去了它们的一致性。切达干酪中蛋白质聚集的大小介于高达和柴郡之间，即4 nm～10 nm。

在干酪质量方面，干酪制作的目标是：

1）获得最佳的干酪组分，关于水分，酸度（pH），脂肪，蛋白和矿物质（特别是钙）；

2）建立干酪正确的微观结构；

3）建立最佳的成熟条件。

目标1）和2）通过最初的制作程序获得，更多的是采用不同的方法控制酸和水分的比率和程度，详见图1中的描述。

图1 决定某一干酪基本结构和风味的主要因素（Lawrenceetal.，2004）Fig.1 Principlefactorsofbasicstrutureandflavorofcheese

2.2 酸度对干酪的影响

在干酪制作的最初24 h～48 h中，发生的重要的物理、化学、生化反应是产酸、水分减少（蛋白和脂肪浓缩）、凝块的物理操作。由pH反应的酸度是最重要的物化反应参数。有报道称，pH主要决定了酪蛋白胶束构型的干酪基础结构以及功效特征，包括硬度、脆性、熔化性和延展性。pH决定了干酪中致病微生物的存活，直接影响干酪的安全性和货架期。乳酸提供了“乳酸”的味道，这对于不经成熟的干酪可能正是它的重要风味。在所有的成熟干酪中，乳酸盐也是成熟阶段微生物重要的培养物。

习近平总书记2013年11月在湖南湘西考察时，提出了“精准扶贫”的重要指示，这在我国历史上具有划时代的意义，是我国实现小康、步入现代化的重要一步。如何防范脱贫人口再次返贫，从根本上杜绝贫困是脱贫攻坚战中需要重点关注的问题，从“红色文化+金融”角度进行论述，希望能够对防止返贫进行有益的探索。

鲜乳的pH是6.6～6.8，乳（滴定到pH8.3）的滴定酸度（TA）是14 mmol/L～21 mmol/L NaOH，平均17 mmol/L。17mmol/L的平均TA在酪蛋白、乳清蛋白、胶态无机磷酸盐、溶解无机磷酸盐和其他化合物（包括柠檬酸盐）的大致分布是5.7、0.9、1.0、7.8和1.7 mmol/L。干酪制作特别有趣的是，由于加热、酸度、Ca2+的添加、乳浓缩（例如通过蒸发、反渗透或添加乳固体）、和蛋白强化（例如通过超滤或直接加入乳蛋白）产生的影响，在胶态和溶解的磷酸钙之间，还有可溶的磷酸钙和各种离子特别是Ca2+之间在所谓伪均衡上的改变[7]。

简言之，直接与干酪成分和结构相关的重要影响如下：

酸度减少了胶束上的负电荷（胶束pI为4.6），增加了乳中盐的溶解性。柠檬酸盐在pH接近5.5时完全溶解。胶体磷酸钙，主要存在于酪蛋白胶束中，在pH5.0时完全溶解。这意味着在pH5.0时胶束大多可去除矿物质。

在60℃～80℃范围内加热可引起一些钙和磷酸盐形成不可溶的胶态磷酸盐和相关的酪蛋白胶束。不可溶的胶态磷酸盐的形成也释放出一些H+使pH略有降低。对于干酪制作这就意味着加热减少了可促进酶凝乳的可溶性钙和磷酸盐。

乳的浓度（例如，用非脂乳固体标准化）也增加了酪蛋白胶束相关的胶体磷酸盐，同时使pH略有降低。然而，对于干酪制作更重要的是由于更高的酪蛋白浓度和浓缩牛奶等离子体的缓冲能力的增加，从而减少了酶凝乳时间。

pH、缓冲能力和干酪、乳清及其他发酵乳制品的pH也会受到柠檬酸盐、与碳酸有关的二氧化碳产物以及如异型发酵剂生成的乙酸等其他酸产物的减少的影响。

在酸化后成中性的过程中，最大的缓冲能力出现在pH接近6.3时，可能由于磷酸钙的部分溶解。干酪制作最要注意的是成熟中pH的上升，在多数成熟干酪中这对于结构和风味形成很重要。

3 分散对干酪风味形成的影响

乳脂肪是脂溶性风味化合物的载体，但乳脂在其他风味形成机制中所起的作用却很少被认识到。Lee等[8]报道，含脂食品中化合物的保留和释放遵循了溶解性和分散的物理定律。食品的每一种成分（盐，蛋白质，碳水化合物以及它们的降解物）存在于油相或水相中，也可能存在于相界面或结合或包埋或吸附于其他成分。由于食品中各成分的相互作用，分散受到限制。表面活性剂则可使非极性成分分散于水相。

蛋白质，脂质和碳水化合物的代谢可产生直接的风味化合物和成味反应的基质，这些基质由于它们的粒径和极性集团（羧基，胺，羰基），通常是亲水性的。亲水基质向疏水性风味的转化证实了干酪老化过程中脂相的重要性。相溶解性或容量的改变可能会影响到重要的风味化合物的转化，水溶性底物向脂溶性风味物的转化见表1。

表1 水溶性底物向脂溶性风味物的转化Fig.1 The transformation of water-soluble substratesto the fat-soluble flavor

干酪成味反应的发生，由于细胞内微生物代谢和胞外的化学反应，后者是由细胞溶解后的酶、乳中存在的酶和自身的化学反应。与相浓度对风味释放的影响一样，相浓度也影响了风味基质转化反应（例如氧化，降解，酯化，水解）的程度。Zeng[9]运用这个观点研究了低脂干酪中丁酸对风味的影响和与之相关的解离常数和分散系数。如果能获得准确的乳脂分散数据，那么Zeng的结论将不再是这些依据石蜡油分散系数的推测。

丁酸乙酯是干酪重要的风味化合物，但过量后会引起水果味的缺陷。干酪成熟中产生的乙醇和丁酸经酯化生成丁酸乙酯，而这个反应会受到反应条件中作用底物、活性酶和特有的Keq的限制。Keq依赖每一种反应物的浓度，更准确的说是每一种反应物的活性（α）。

此前的研究关注于酶的活力和风味前体物的浓度，然而，溶剂影响了基质的可利用性和反应的平衡点。Christiani和Monnet[10]以活力区分了酯酶和脂肪酶。酯酶在水相中活跃，而脂肪酶则作用于脂质表面。酶活位点和作用底物会影响酶转化程度。例如，丁酸乙酯相对于乙醇和丁酸极性较低，多聚集于乳脂相中被利用。这种聚集相对于单一的相系统可获得更高浓度的丁酸乙酯。乳中脂肪含量、温度（脂固体含量）和盐分的改变会影响化合物的分散，从而影响反应物的活性。利用log P（分配系数）评价时，当1-辛醇中乙醇：水的比率为0.49：1时平衡，同时更高数量级的丁酸分散进1-辛醇的相中（6.17：1）。丁酸乙酯将主要分散在1-辛醇的相中（66.1：1）。这些分散的不同会改变反应物的可利用性，最终影响目标产物的浓度。

Chin和Rosenberg[11]建立了挥发性物质浓度和脂肪含量、温度、时间的关系，然而，目前的知识不足以准确判断相改变的影响以及对风味形成产生的影响。需要有一个精心设计的试验研究分散怎样影响着风味形成，而对于试验设计最复杂的是将直接分散影响与非直接影响以及改变相水平的物理变化分开。温度，盐，pH和脂肪含量影响分散从而影响基质的可利用性，并且它们也会影响细菌的生长，酶活力和基质的释放。

4 基因组学与干酪风味

新的基因信息学正在蹒跚前行，大量的已完成和正起草的微生物基因公布于众的超过900个，获得的全基因超过2 000个。对食品科学家的挑战从获得更多的基因序列到利用和理解特殊基因表达方式对干酪风味产物的影响。

乳酸菌基因组的大小在1.8 Mb～3.2 Mb之间，了解LAB染色体结构和组成对于了解细胞分解代谢和合成具有重要意义。研究发现特定基因的微小变化或突变都会导致蛋白质发生变化，进而使干酪的品质发生极大的变化[12]。

比较基因组学预示了基因变异性，而这种变异性会导致所有没有测全基因序列有机体的代谢差异。因而，这种比较方法对于选择改变风味产物的发酵剂是有效的。

基因表达芯片是进一步的基因序列的功能用途。表达芯片监测了细胞反应如何进行，调节了生物功能。基因表达芯片的使用提供了一系列在特定条件和时间过程中调整的基因。这个信息对于风味产物真正的应用必须转化为生物意义的信息。这是最重要的挑战，特别对于干酪风味化合物，高通量生物化学和计算机科学正在涉足于此。

通常，基因表达数据需要额外的或支持的证据来确认从基因表达类型推测代谢产物是可靠的。Ganesan等（2006）用NMR，基因表达分析和代谢网络图描述了乳酸菌将支链氨基酸转移至支链脂肪酸的确切代谢途径，这个研究证实了基因表达对于风味产物的用途，并且发现被认为催化了此转换最初步骤的氨基转移酶在这些条件下没有表达出来，而是可能的9个基因中的另外两个产生了这个作用。

基因表达芯片对于衡量风味形成中代谢终产物的影响也起到了作用。芯片分析为阐明营养利用性引起的代谢产物的改变提供了新的工具。培养物因为不能形成菌落而出现死亡，但细胞是完好的，继续代谢肽和氨基酸成影响风味的终产物。这个代谢状态的影响在干酪成熟中继续显现出来。

生物信息学工具的使用预测了通过各LAB菌种生成风味终产物的可能的代谢物。不论怎样，生成这些化合物所需要的特殊生物条件逐渐被了解，特别是有关干酪风味的。由于这些实验昂贵而耗时，因而预测代谢数据库的使用成为了研究改善风味产物问题的有用的工具。

5 发酵剂和附属发酵剂的影响

作为干酪中主要的成熟因素之一，发酵剂在乳糖、柠檬酸盐、乳脂肪和酪蛋白降解上发挥着重要的作用，很多的降解产物在干酪风味中发挥作用。在某种条件下，发酵剂乳球菌并非将丙酮酸盐形成乳酸，而是转化为大量的风味物质，包括甲酸盐、醋酸盐、丁二酮等。发酵剂中大量的脂肪酶/酯酶可作用于乳脂肪，生成大量的游离脂肪酸。干酪风味形成最主要的过程的乳蛋白的降解，发酵剂细胞内的蛋白酶和氨基酸酶在干酪成熟中长期发挥着作用，它们是干酪苦味、鲜味等重要风味的作用因素。

附属发酵剂是一类加入到干酪中的微生物，通常在干酪制作时同发酵剂一起加入，为了加速干酪的成熟，同时有助于稳定的、独特的风味成分的形成。附属发酵剂具有蛋白分解能力，它直接作用于干酪基质生成对风味形成起作用的长或中等大小的肽，之后通过蛋白酶的进一步的降解生成小肽和游离氨基酸。成熟后期，附属发酵剂通过自溶将胞内酶释放到干酪中，直接影响了干酪风味。随着对干酪中风味形成的生化方面理解的加深，出现了乳酸菌产生的风味化合物的生物多样性信息。这就要求附属发酵剂具有特殊的酶活力，能缩短成熟时间，并且能形成始终如一的特殊风味成分[13]。

6 总结

综上，干酪的风味会受到乳来源、成分，干酪制作中的盐含量、酸度变化，干酪最终的结构，干酪中的相变化，以及基因和各类菌种的影响，随着科学技术的发展，新技术的运用会带来更多的影响因素，例如，浓缩乳工艺中，超滤，可浓缩乳中除了乳糖、可溶性矿物质这样小的水溶性成分外的所有物质；微滤，依据膜孔径，可浓缩酪蛋白、从乳中分离乳清蛋白或乳不经巴杀简单去除细菌[14]。所有这些技术，都使乳中的组分发生了很大改变，乳以及最终干酪中微环境的改变，必将影响干酪风味的形成。因此，掌握干酪风味的影响因素，从而控制干酪风味的形成，对获得理想风味的干酪产品意义重大。

[1]田怀香,郑小平.奶酪风味的研究进展[J].乳业科学与技术,2007 (5):213-215

[2]Ha J K,Lindsay R C.Contributions of cow,sheep,and goat milks to characterizing branched-chain fatty acid and phenolic flavors in varietal cheese[J].J Dairy Sci,1991,74:3267-3274

[3]Papamedas P,Robinson R K.Some volatile plant compounds in Halloumi cheeses made from ovine or bovine milk[J].Lebens-Wissenschaft und-Technol,2002,35:512-516

[4]B.C.Weimer,Improving the flavor of cheese[M].Cambridge England: Woodhead Publishing Limited.2007:401-412

[5]Thomas T D,Pearce K N.Influence of salt on lactose fermentation and proteolysis in Cheddar cheese[J].NZ J Dairy Sci Technol,1981, 16:253-259

[6]Paick F Fox,Paul L H McSweeney,Timothy M Cogan,et al.Cheese Chemistry,Physics and Microbiology[M].London,U.K.:Elsevier Applied Science,2002:489-510

[7]Barry A Law,A Y Tamime.Technology of Cheesemaking[M].UK: Blackwell Publishing Ltd,2010:231-259

[8]Lee K D,C G Lo,R L Richter,et al.Effect of milk composition on the partitioncoefficientsofdiaceyl,acetaldegyde,andethanolin acidified milk products[J].J Dairy Sci,1995,78(12):2666-2674

[9]Zeng,Q.Influence of milk fat on the formation flavor compounds in cheddar cheese[D].University of Wisconsin-Madison.1997:28-56

[10]Christiani G,V Monnet.Food micro-organisms and aromatic ester syntheses[J].Sciences des Aliments,2001,21:211-230.

[11]Chin H W,M Rosenberg.Accumulation of some flavor compounds in full-and reduced-fat Cheddar cheese under different ripening conditions[J].J Food Sci,1997:62(3):468-474

[12]陈琦,马燕芬,王利.乳酸菌基因组学与干酪风味的关系[J].中国乳品工业,2011(39):40-43

[13]Patrick F.Fox,Timothy M.Cogan,Paul L.H.Mcsweeney.Fundamentals of Cheese Science[M].Gaithersburg:Aspen Publishers,2000: 281-304

[14]孟祥晨.乳品科学百科全书[M].北京:科学出版社,2009:3483-3497

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详见中国天津食品网

（www.tjfood.com.cn）

Influencing Factors of Cheese Flavor

MIAO Jun-li，YU Peng，XIAO Yang，REN Lu，CAI Tao，WANG Hui
（State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Technology Center Bright Dairy&Food Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China）

This paper discusses many factors that can influence the flavor of cheese，including source of milk，influence of salt，structure and acidity change in cheese，phase partitioning，as well as genomics and flavor，starter culture and adjunct culture.Thereby to control flavor formation and lay a foundation for characteristic flavor of cheese.

cheese，flavor，influencing factors

2013-09-29

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.02.037

苗君莅（1979—），女（汉），高级工程师，硕士，研究方向：乳品技工技术。