菊粉在干酪中的应用现状及展望

吴政，闫清泉，司阔林，赵悦，边燕飞，宗学醒

内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司（呼和浩特 011500）

干酪是一种营养丰富的乳制品，通常10 t生牛乳可以制成1 t干酪，富含蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等营养物质，因此又称“奶黄金”。随着人们生活水平的不断提高，饮食习惯的改变，越来越多消费者注重营养素摄入的益处和风险。脂肪的过多摄入会导致肥胖、高血压、高血脂、冠心病甚至癌症等病症。在健康饮食中，低脂饮食是有效减少肥胖等病症的方法之一。但是，脂肪是影响干酪的质构、风味、感官等主要因素。干酪主要是由蛋白质为基质，脂肪、水、矿物质、维生素等为填充剂网状结构。脂肪作为填充剂，赋予了干酪柔软的质地，滑腻的口感，干酪的理化特性重要成分，并且脂肪分解产生的脂肪酸是影响干酪风味的因素之一[1]。降低干酪中脂肪含量，会影响到干酪的质构、风味、感官和整体可接受度。为解决这一问题，相关研究建议使用膳食纤维（菊粉）为脂肪代替物[2-3]。菊粉具有优异的加工性能、良好的理化性质、特有的益生元功效及保健作用，对于促进低脂干酪产品的开发和推广具有重大的现实意义。

1 菊粉的理化性质及生理功能

1.1 菊粉的理化性质

菊粉，又名菊糖，是一种属于果聚糖的可溶性膳食纤维，被广泛用于乳制品、面制品、饮料和冰淇淋等食品工业中[4]，主要来源于大蒜、洋姜、菊苣、芦笋等天然植物的根茎，含量在15%～20%。菊粉是一种果聚糖类植物多糖，其结构由可变数量的果糖单元构成。果糖单元通过β-(2→1)-D-果糖基-果糖键连接在一起。通常，它含有末端D-吡喃葡萄糖残基，该残基通过α-(1→2)键连接[5]。果糖链的长度各不相同，通常菊粉单体在2～60个，最多可达100个。果聚糖通常用通式GFn表示，其中G代表葡萄糖的单元，表示果糖单元，并指连接在一起形成整个碳水化合物链的果糖数量[6]。

1.2 菊粉的生理功能

作为益生元，菊粉可以调节肠道菌群，既能促进肠道中双歧杆菌、乳酸菌等的生长，又能抑制沙门菌、大肠杆菌等病原菌的增殖，并且具有良好的持水性，从而可以改善肠道环境，防止便秘和腹泻[7]。菊粉有助于降低甘油三脂及低密度脂蛋白胆固醇的浓度，起到降血脂的作用[8]。菊粉在小肠内不能被水解成单糖，体内不分解、不吸收，可作为糖尿病患者的食品。菊粉可显著提高钙、铁、镁等矿物质的吸收，还能促进B族维生素及叶酸的合成，从而提升新陈代谢功能，增强免疫力和抗病力。同时，菊粉具有清除毒素，抑制有毒发酵物，预防癌症的功效，菊粉被人体摄入后，能够促进双歧杆菌的增殖，抑制肠道内有害菌的生长，减少有毒物质的产生。另外发酵代谢产生的短链脂肪酸，可以降低pH，抑制腐败菌的生长[9]。

2 菊粉对干酪品质的影响

2.1 对干酪质构特性的影响

质构是评价干酪特性的重要指标，与干酪的微观结构相关。脂肪的减少，干酪的连续性网络结构增加，从而酪蛋白的网络结构更加致密，使干酪的坚硬度增加[10]。国内外研究表明，菊粉的加入可以改变干酪的质构特性。陈朝晖[11]研究结果表明菊粉可以明显改善切达干酪的质构随着菊粉的添加量增多，切达干酪的硬度和咀嚼性显著降低（P＜0.05），而切达干酪的黏性、黏力、弹性和胶着性则表现为先增加后减少。Junyusen等[12]发现，与低脂干酪较硬的质地相比，菊粉的添加可使低脂干酪的硬度恢复到全脂干酪的硬度，改善低脂干酪的质构特性。菊粉的强结合水能力促进干酪基质内水结合和凝胶的形成，与蛋白质聚集体络合成为蛋白质网络结构的一部分，降低酪蛋白间的胶束作用，改变低脂干酪的质构特性，使其与全脂干酪更加类似。罗洁等[13]发现，随着低聚合度菊粉添加量的增加，减脂再制干酪的硬度先增加后显著下降，菊粉添加量10%时，减脂再制干酪与全脂再制干酪硬度没有显著性差异（P＞0.05）。但是，高聚合度的菊粉没有起到改善减脂再制干酪硬度的作用，原因可能是高聚合度菊粉形成微结晶，使减脂再制干酪的整体结构更加致密。

2.2 对干酪微生物的影响

干酪中微生物在生产和成熟过程中起到非常重要的作用，促进风味和质构的形成。这些微生物及其代谢产物可以增强人体免疫力，改善肠道菌群的平衡，对人体有一定保健作用。曹楠[14]在研究中发现脱脂会使干酪在贮藏期间乳酸菌数量低于全脂干酪（P＜0.05），而添加菊粉的低脂干酪乳酸菌数量高于全脂干酪（P＜0.05），可能原因是乳酸菌缺乏脂肪保护，在生产和贮藏期间大量失活，而菊粉能够维持乳酸菌活性。Zhang等[15]的研究表明，干酪在贮藏24周后，添加菊粉的干酪中乳酸菌数量（8.03 lg CFU/g）显著高于未添加菊粉的干酪（7.31 lg CFU/g，菊粉有利于乳酸菌的生长。这与Hegab等[16]获得的结果一致，添加菊粉可显著增加乳酸菌的数量。菊粉可以抑制有害细菌的生长和潜在有害代谢物的产生。发酵产生短链脂肪酸，降低pH，从而防止病原菌的生长。菊粉和低聚果糖改变肠道碳水化合物与蛋白质发酵的代谢平衡，减少酚类等有害副产物的产生[17]。据相关研究报道[18]，益生菌和菊粉的结合，可有效抑制大肠杆菌和肠炎链球菌的生长。

2.3 对干酪色泽的影响

色泽是评价干酪品质的重要因素的之一，直接影响到消费者对干酪的印象。乳脂肪球对光线的散射是引起干酪色泽的主要原因[19]。在研究再制干酪中发现，a*（红/绿）和b*（黄/蓝）值随着菊粉添加量（0～6%）增多而降低，而L*（亮度）值增加。随着菊粉水平的增加，白色指数增加，黄色指数降低，但添加菊粉和对照奶酪之间没有显着差异（P＞0.05）。菊粉，由于其颗粒性质，也可以作为光散射中心，增加干酪的不透明性，在改善低脂干酪的色泽起到很大作用[20]。Melilli等[21]在评估Fiordlatte奶酪中添加2种不同类型的菊粉对产品质量的影响时发现，就色度值而言，在冷藏保存中添加和不添加菊糖的干酪之间的差异不显著（P＜0.05）。在实际生产过程中，干酪的色泽受加工条件、理化指标、色素、温度、pH、成熟时间和储藏温度等多种因素影响，应合理添加菊粉。

2.4 对干酪风味的影响

乳脂肪分解产生的脂肪酸是影响干酪风味最主要的因素。干酪的脂肪在熟化过程中被脂肪酶水解成游离脂肪酸，代谢生成风味化合物，如甲基酮类、酯类、醛类和内酯等[22]。因此，脂肪含量的减少必然导致干酪风味的部分缺失。Giri等[23]将不同水平（0，4%，6%和8%）的菊粉添加到再制干酪酱中，菊粉的添加降低干酪酱中总饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量，降低不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸的含量；然而，与对照组相比，多不饱和脂肪酸增加。原因可能是厌氧条件下，亚油酸的异构体可以在加热过程中通过烯油酸的自动氧化生成共轭亚油酸。在再制干酪酱中，随着菊粉添加量从0%增加到8%，风味评分从41.5分到40.7分，然而这种减少并不显著（P＜0.05）。较高水平的菊粉添加量成比例地减少天然干酪的数量，导致典型干酪风味的减少。菊粉的蔗糖甜度约10%，评定小组可能喜欢这种带有甜味的干酪酱。Khalaf[24]以1%，2%和3%的菊粉作为添加剂制成Cottage干酪，在贮藏期间，随着菊粉含量的增加，乙醛含量降低，这导致感官特性的味觉评分降低。与2%和3%这2组相比，1%的口感比较好。总体来说，菊粉在贮藏期间降低干酪的味道和香气。Borges等[25]在研究中发现，菊粉的添加能够改善干酪的质构，低浓度的菊粉不会影响干酪的感官评价。菊粉可以在不影响产品普遍接受的情况下使用。此外，添加到产品中的菊粉对于营养有积极作用。低脂干酪风味的缺失与失衡除了与乳脂肪相关以外，还与蛋白质、水分、发酵剂、pH、盐含量、干酪中的酶和制作干酪工艺参数及其储藏条件有关。

2.5 对干酪功能特性的影响

伴随着食品工业的发展，烘焙行业有了巨大发展。Mozzarella干酪的加热融化性和拉丝性使其在烘焙行业中广泛应用。随着生活水平的提高，越来越多的消费者开始关心饮食的健康，越来越多的低脂或无脂食品在消费者中受到欢迎。相关研究表明，当Mozzarella干酪的脂肪含量降低后，酪蛋白网络结构致密，减弱蛋白酶的作用，导致干酪在贮藏过程中水解度降低，干酪质地变硬，对干酪的功能性（融化、拉丝等）有不利的影响[26]。由于脂肪对干酪的风味、口感、质地、功能性的至关重要，降低脂肪含量的同时，添加一些能够给予干酪具有脂肪性质的脂肪替代物，保证其加工特性不受影响。Bi等[27]研究发现分别添加0，2.4%，4.8%，7.2%，9.6%和12%（W/W）的菊粉或抗性淀粉制作成Mozzarella干酪，与对照相比，融化性和拉伸能力都有下降。菊粉或抗性淀粉可用于替代干酪中7.2%的脂肪，并且优选的替代品是菊粉。Moghiseh等[28]得到同样的结果，随着菊粉含量的增加，Mozzarella蛋白质和水分增加、融化性降低。不同的脂肪替代物对Mozzarella干酪的功能特性有不同的影响麦芽糖醇提高低脂Mozzarella干酪的拉丝性，但降低油脂析出性，而卵磷脂则表现相反[29]。科学合理使用脂肪替代物在低脂干酪中表现出的特性，提升低脂干酪的品质，对低脂干酪创造出更大的发展空间。

3 结语与展望

作为全球应用最为广泛的膳食纤维，菊粉有很多功能属性应用在食品工业生产中。如今消费者更加注重饮食健康，对低脂和健康食品的需求提升。菊粉可作为益生元、脂肪替代物、质构改良剂等，用于生产低脂、低能量，改善肠道内环境和预防控制慢性疾病的功能性食品。虽然国内外近些年关于菊粉对干酪的品质的影响方面进行研究，但是考虑到干酪生产的多样性，在以下相关方面的研究仍需深入。

不同聚合度的菊粉对干酪品质的影响。菊粉的聚合度不同，干酪中加入菊粉作为脂肪替代物、质构改良剂对功能特性和质构特性表现则不同。需深入研究不同聚合度菊粉对干酪的机械学特性、流变学特性和内部微观结构影响，探讨不同链长的菊粉与干酪中应用的优势和局限性。

菊粉与干酪中其他分子物质之间的关系。菊粉对干酪品质的研究仍聚焦于宏观方面，如干酪质构色泽、微生物、口感风味、拉伸融化等；在菊粉与其他物料配合上，如其他膳食纤维、乳化盐、无机盐、甜味剂、增稠剂等协同作用和效果方面研究较少。只有搞清楚这些方面理论，才能真正指导干酪在实际生产中的应用。

不同类型的干酪具有不同的基质和结构。干酪是一个复杂的体系，菊粉的加入会影响到原先干酪体系中各分子之间的相互作用，如菊粉的加入会改变干酪蛋白质的网络结构，二级甚至高级结构、微生物生态环境，使干酪的质构和风味发生变化、不同性质的水分发生迁移变化等。因此在实际应用中，应考虑干酪的特性，菊粉自身的特性，最大程度改善低脂干酪的品质，满足消费者的需求。

总之，将菊粉应用到干酪生产中，开发出安全、廉价，不影响营养的高品质干酪，符合消费者日益增长的饮食观念和营养健康的需求，推动我国低脂干酪产业化发展。