健康和功能性奶酪类似物的研究进展

2023-01-21边燕飞闫清泉崔利敏李志国李玲玉宗学醒

食品工业 2022年12期

边燕飞，闫清泉，崔利敏，李志国，李玲玉，宗学醒*

内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司（呼和浩特 011500）

奶酪是乳或乳制品中的蛋白质在凝乳酶或其他适当凝乳剂的作用下凝固或部分凝固后，添加或不添加发酵菌种、食用盐、食品添加剂、食品营养强化剂，排出或不排出乳清，经发酵或不发酵等工序制得的固态或半固态产品[1]。奶酪富含蛋白质、脂肪酸、钙和维生素等营养成分，且含有活性乳酸菌，具有丰富的营养价值和生理功效。然而，由于奶酪价格昂贵以及生产工艺复杂，越来越多的研究开始寻找奶酪中蛋白质和脂肪的替代品，这些蛋白质和脂肪替代品在奶酪中具有相同的功能特征和感官属性。目前奶酪类似物利用植物基物质，如淀粉和植物油来代替传统奶酪中的蛋白质和乳脂肪。此外，奶酪类似物还添加了不同的添加剂，在生产过程中无需成熟，因此降低了产品的成本。

奶酪类似物的主要成分是水、油脂和蛋白质，其他成分还包括乳化盐、胶体、防腐剂、酸化剂和调味剂。所有配料在加热或机械处理下充分混合，从而形成水包油的奶酪状物质。这些不同成分的选择使奶酪类似物在质地、风味或其他特定的益生方面具有多样性。文章对不同类型的奶酪类似物，以及各种成分对奶酪类似物营养、感官和功能特性的影响进行综述，为奶酪多样性的开发提供理论参考。

1 乳制品奶酪类似物

1.1 乳清蛋白奶酪类似物

酪蛋白本质上是两亲性的，因此在加工过程中可以充当游离脂肪的有效乳化剂。然而，乳清蛋白无法有效地粘附在水和脂肪表面，因此需要添加额外的乳化盐。微粒化乳清蛋白是一种胶体颗粒，可以提高食品的营养价值，保持或改善消费者的感官接受度，被广泛用作低热量乳制品的脂肪替代物。2020年，Sánchez-Obando等[2]利用优化后的微粒化乳清蛋白替代低脂瑞士奶酪的脂肪，结果发现随着微粒化乳清蛋白浓度的增加，产品的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性均无显著性差异，但其黏度显著增加，这是由于微粒化乳清蛋白含有大量的β-乳球蛋白，β-乳球蛋白与酪蛋白和其他乳清蛋白发生交换反应，从而导致凝胶的黏度增加。当奶酪类似物的脂肪含量降低10%和40%时，产品具有与传统低脂瑞士奶酪相似的黏弹性。此外，与传统低脂瑞士奶酪相比，乳清蛋白奶酪类似物的颜色、风味、质地等感官特性无显著差异。这些结果表明，微粒化乳清蛋白有助于开发具有良好感官特性和营养价值的奶酪。

2021年，Sumarmono等[3]研究了添加浓缩乳清蛋白、乳化剂T80和S80对切达奶酪的影响，结果发现当浓缩乳清蛋白添加量为30%，乳化剂T80添加量为1%时，乳清蛋白奶酪类似物的水分含量为59.24%，产率达到63.23%，产品具有轻微的奶酪乳香味，感官品质类似于传统的切达奶酪。Sołowiej等[4]研究聚合乳清蛋白作为乳化盐替代品对酸性酪蛋白再制奶酪质地、流变学和融化性的影响，结果发现聚合乳清蛋白能够增加产品黏度，但是随着聚合乳清蛋白浓度的增加，产品的硬度和胶着性呈下降趋势；此外聚合乳清蛋白能够提高再制奶酪的涂抹性。因此，添加乳清蛋白可能是生产乳制品奶酪类似物的前瞻性方法。

1.2 酪蛋白奶酪类似物

酪蛋白奶酪类似物中蛋白质的主要来源是酸性酪蛋白、凝乳酶酪蛋白、Ca-，Na-的酪蛋白酸盐或其混合物。2019年，Dharaiya等[5]分别使用酸性酪蛋白、凝乳酶酪蛋白及其混合物制备马苏里拉奶酪类似物，结果发现与天然马苏里拉奶酪相比，奶酪类似物在储存期间（＜28 d）的可碎性、融化性、拉伸性和析油性等功能特性更好。2016年，Hakim等[6]通过不同浓度的氯化钙（0.025%，0.050%和0.075%）和pH（4.2，4.6和5.0）处理得到合适的改性酪蛋白，使用5种比例的改性酪蛋白与菊粉（50∶50，60∶40，70∶30和80∶20）来生产马苏里拉奶酪类似物。结果表明，0.025% CaCl和pH 4.6的组合能够获得产品所需的流变特性，而且改性酪蛋白和菊粉的比例越低，马苏里拉奶酪类似物的感官特性越好。在再制奶酪类似物中用酸性酪蛋白代替脂肪能够降低产品的硬度、黏性和黏度，但增加了融化性和内聚性，酸性酪蛋白和无水奶油的比例对奶酪的黏度和流动性有显著影响。

2 部分乳制品奶酪类似物

2.1 植物油作为乳脂肪替代品

奶酪类似物的脂肪含量通常为23%～28%，对最终产品的风味和质地至关重要。在基于乳制品的奶酪类似物中，无水奶油、黄油或稀奶油是脂肪的主要来源。相反，在部分乳制品奶酪类似物中，脂肪来源可能是乳脂肪以及添加的植物油脂，如大豆油、菜籽油和棕榈油等。2020年，Myhan等[7]利用棕榈油代替乳脂来制备埃德姆奶酪类似物，根据应力松弛测试的结果，比较了16周成熟期的传统埃德姆奶酪及其类似物的流变特性，结果发现用棕榈油代替乳脂不会影响埃德姆奶酪及其类似物的流变特性。2016年，Shabani等[8]用葵花籽油代替乳脂生产白奶酪类似物，并在不同的温度和时间下进行烹饪，以硬度、黏性、融化性和析油性等方面指标评估最终产品的适用性。研究发现，用葵花籽油替代部分乳脂会增加奶酪类似物的黏性、析油性和涂抹性，同时降低产品的硬度。2020年，Abdel-Ghany等[9]用米糠油和棕榈油等植物油代替乳脂肪，从而生产奶酪类似物，结果发现，由米糠油制备的奶酪类似物在5 ℃和25 ℃条件下储存3个月，其酸值和过氧化值最高。

脂肪的类型会对奶酪类似物的品质产生影响，与传统奶酪相比，用大豆油制成的奶酪类似物融化性、涂抹性较低，硬度、弹性和黏性模量较高。尽管无法模仿传统奶酪的风味，但由大豆油制成的奶酪类似物仍具有良好的感官接受度。因此，植物油可以代替乳脂生产奶酪。

2.2 多糖作为乳脂肪替代品

菊粉、淀粉和亲水胶体等多糖可以帮助降低奶酪的脂肪含量。为了弥补低脂Pasta Filata奶酪出现的纤维质地和拉伸感不足，Oberg等[10]在奶酪中添加不同多糖浆料，包括玉米淀粉、糯米淀粉、木薯淀粉、聚葡萄糖、黄原胶和瓜尔胶。经过研究发现，添加淀粉浆料可以使奶酪的水分含量增加1.6%，但不能有效提高产品的硬度；黄原胶作为脂肪替代品能够生产低脂的手撕奶酪，添加1%黄原胶浆料的奶酪类似物与传统马苏里拉奶酪具有相似的物理参数。此外，有研究为了优化低脂切达奶酪，使用基于蛋白质和碳水化合物的脂肪替代物生产奶酪，通过全因子试验设计分析，确定黄原胶和酪蛋白酸钠作为脂肪替代物能够获得质地较好的低脂切达奶酪。Hanáková等[11]研究了不同亲水胶体对再制奶酪及其类似物在冷却过程中流变特性的影响，结果发现在冷却期间，随着冷却温度的降低，所有产品的弹性模量均增加。其中在6 ℃储存7 d后，相比于λ-卡拉胶和ι-卡拉胶，添加κ-卡拉胶的再制奶酪类似物弹性模量和硬度最高，而添加刺槐豆胶和阿拉伯胶的奶酪类似物，没有形成凝胶网络结构，导致产品的弹性模量和硬度非常低。

菊粉不会被胃分泌物水解，是良好的益生元，菊粉与发酵剂的结合能够促进功能性奶酪类似物的开发。2016年，Abd-Rabou等[12]通过添加两种不同的发酵剂和2%菊粉制备了低脂和低盐的合生元奶酪，与益生菌奶酪相比，合生元奶酪具有更浓厚的奶油风味。此外，菊粉还能促进发酵剂的蛋白水解，使产品具有更好的弹性和更低的黏性。

2020年，Butt等[13]利用预糊化淀粉（天然和变性）替代部分蛋白质和脂肪生产马苏里拉奶酪类似物，与传统马苏里拉奶酪相比，奶酪类似物的黏性更高，并且具有良好的融化性。总之，在马苏里拉奶酪中，预糊化淀粉可以同时替代15%酪蛋白和10%脂肪。Sołowiej等[14]研究了pH对再制奶酪类似物质地、流变性和融化性的影响，结果发现随着淀粉含量的增加，产品的硬度、黏性、内聚性也逐渐增加。在较高的pH（6.0～7.0）下，产品的黏性更高。在较低的pH（4.5～5.5）下，产品的弹性更高。在pH 5.0～7.0条件下，再制奶酪类似物具有良好的融化性。因此，再制奶酪类似物的质地和融化性高度依赖于pH。

3 植物性奶酪类似物

奶酪类似物也可以完全使用植物基物质代替乳制品中的蛋白质和脂肪成分，其中大豆是植物性奶酪类似物中最常用的植物蛋白，然而大豆在加工过程中所产生的豆腥味严重影响其在奶酪类似物中的开发和利用。2019年，Aini等[15]使用玉米提取物和木瓜蛋白酶制备涂抹奶酪类似物，得到了较好的理化和感官特性，但生产的奶酪类似物产量低。2020年，为了使用玉米提取物生产低脂奶酪，并且提高奶酪的产量，Aini等[16]使用木瓜蛋白酶和柠檬酸并添加麦芽糖糊精以增加产品的干物质含量和产量，研究采用了中心复合试验设计的响应面方法，具有3个变量因素，分别是柠檬酸（0.12%，0.16%和0.20%）、木瓜蛋白酶（0.026%，0.030%和0.034%）和麦芽糖糊精（10%，15%和20%）。结果发现最佳的玉米提取物奶酪类似物配方为0.20%柠檬酸、0.026%木瓜蛋白酶和20%麦芽糖糊精，产品的水分含量为61.59%，得率为17.512%。玉米提取物制得的奶酪类似物颜色呈黄白色，具有独特的奶酪香气，质地柔软，易于涂抹，具有与传统奶酪相似的理化性质和感官特征，因此玉米具有成为低脂奶酪类似物原料的潜力。2020年，Mattice等[17]使用0～30%的玉米蛋白开发了植物性奶酪类似物，并与麸质和豌豆蛋白奶酪类似物进行了比较。结果发现玉米蛋白奶酪类似物的拉伸性和黏度更高，并且具有切达奶酪般的口感，这类奶酪类似物的研究能够为低热量和低脂肪奶酪产品的开发提供基础。

近年来，很多研究致力于使用水果和蔬菜物质生产甜味再制奶酪酱。Mohamed等[18]用不同比例的胡萝卜酱（5%，10%和15%）和15%的糖制备胡萝卜奶酪类似物，与对照组相比，胡萝卜酱奶酪类似物的维生素A、类胡萝卜素、酚类化合物、抗氧化物活性和钠钾比含量较高。Ahmed[19]开发了一种由20%鹰嘴豆制备的可涂抹再制奶酪类似物，其中蛋白质功效比值、生物学价值和蛋白质净利用率比对照组高20%，而且再制奶酪类似物的精氨酸、组氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、脯氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸含量均增加，该配方设计能够为学龄前儿童以及学龄儿童提供充足的必需氨基酸。

2017年，Kassem等[20]使用3种不同比例的南瓜酱（5%，10%和15%）制备再制奶酪酱，并与对照组进行比较，结果发现南瓜酱制备的再制奶酪酱总固形物含量无显著变化，但是纤维、酚类化合物和钾含量显著增加，钠含量和硬度降低，而且添加10%南瓜酱制备的再制奶酪酱类似物感官接受度最高，是适合儿童和高血压患者的新型甜味产品。2021年，Farahat等[21]在再制奶酪配方中添加10%的蔬菜混合物粉末，包括蘑菇、土豆、芹菜、南瓜和胡萝卜等。与传统再制奶酪相比，再制奶酪类似物的蛋白质和纤维含量更高，而且消费者整体的感官评分没有发生变化。

2019年，Oyeyinka等[22]使用不同比例的豆浆和腰果奶混合物生产奶酪类似物，用40%腰果奶生产的纯植物性奶酪类似物具有最高的蛋白质和灰分含量，并且脂肪含量较低。而且与对照组相比，豆浆和40%腰果奶混合制备的奶酪类似物颜色、风味和整体可接受性最佳。Sharma等[23]使用花生和益生菌鼠李糖乳杆菌NCDC18制备了功能性蔬菜涂抹奶酪酱，研究发现益生菌菌株在37 ℃下发酵24 h，花生和水的比例为1∶6时，最适合制备奶酪，表明用花生制成的奶酪酱类似物可以作为乳制品奶酪的替代品，而且利用益生菌鼠李糖乳杆菌发酵能够提高产品的功能性。2020年，Łopusiewicz等[24]通过用乳酸菌、青霉菌和白地霉发酵亚麻籽油，开发了一种具有生物活性的卡门培尔奶酪类似物，产品具有较强的抗氧化能力和氧化稳定性。在奶酪混合物中加入藻类生物质，其高含量的抗氧化剂和ω-3脂肪酸能够赋予奶酪类似物抗癌和抗病毒特性。此外，还可以添加小球藻粉，使产品具有更高含量的硒、锌、铁、镁和钾等微量元素，从而增强奶酪类似物的抗氧化活性。

上述研究充分展现了制备植物性奶酪类似物的潜力和可行性，而且植物性奶酪类似物与传统奶酪在口感、质地和感官特性方面的相似度，需要与产品具体的理化性质相结合分析。

4 工艺改造奶酪类似物

由于奶酪类似物需要替代或添加各种成分，因此通常需要改变加工方法以获得与传统奶酪相似的性能。食用盐在奶酪的风味和质地形成中发挥重要的作用，可以防止产生苦味、异味和过度酸化，很多研究通过添加增味剂和苦味阻滞剂来开发低盐奶酪类似物。Ozturk等[25]为了降低产品的过度酸化，通过耦合超滤和高静水压技术，将超滤截留物添加到奶酪中用来缓冲凝乳，然后进行高静水压（500 MPa|3 min）以降低发酵剂产酸的速度，此外还添加了骆驼凝乳酶，以防止产生苦味。2016年，Pavlyuk等[26]采用冷冻和低温干燥来破坏蛋白质并将其水解成氨基酸，从而形成均匀的凝胶结构并减少乳化盐的使用。食用盐在预防病原体生长和微生物腐败方面具有重要作用，因此开发低盐奶酪类似物极具挑战性。2018年，Effat等[27]在低盐奶酪类似物中添加益生菌乳杆菌和片球菌菌株，这些菌株在储存过程中能够抑制大肠菌群、酵母、霉菌、沙门氏菌和肠球菌等的生长，为低盐奶酪类似物的开发提供了理论基础。

2020年，Leong等[28]利用脱脂牛奶和菜籽油生产切达奶酪类似物，其中菜籽油使用超声波进行乳化，形成单乳液水包油体系（O/W）和双乳液水包油包水体系（W/O/W）。双乳液奶酪类似物保留了分散在脂肪相中的脱脂奶水滴，具有独特的微观结构；与同等脂肪含量的传统切达奶酪相比，单乳液奶酪类似物的成分和得率无明显差异，但是黏性较高。在7个月的成熟期间，与传统切达奶酪相比，双乳液奶酪类似物产品质地更硬，不易融化，含有更多的游离脂肪酸。而单乳液奶酪类似物产品质地软，更易融化。总之，需要更多的研究来了解不同加工技术在奶酪类似物产品开发中的作用。

5 3D打印奶酪类似物

可持续食品体系的最新趋势催生了3D打印的概念。3D打印是一种新技术，通过逐层沉积打印材料来构建产品所需的形状、颜色、风味和营养，具有广泛的定制性，并且能够对加工过程进行高度的控制。2018年，Le Tohic等[29]利用市售的再制奶酪酱作为印刷材料，使用计算机控制将奶酪通过笛卡尔坐标空间中的3D打印机的喷嘴挤出，结果获得的3D打印再制奶酪酱融化性增加，硬度降低。共聚焦激光扫描显微镜显示出部分凝聚的脂肪球，表明剪切和凝固过程破坏了脂肪球，较大的脂肪球导致产品的颜色加深，黏性降低。2021年，Shahbazi等[30]在微生物表面活性剂的存在下，使用挤出式3D打印机生产低脂3D打印奶酪类似物，结果发现奶酪类似物具有更好的冻融稳定性和更浓郁的奶油味。

6 展望

成本的降低、工艺的简化、素食主义的概念以及植物蛋白潜在的健康益处促进奶酪类似物的市场增长，同时消费者向低脂或无胆固醇产品的转变使行业重新思考和开发满足消费者喜好的产品。此外，水果和蔬菜混合物的添加，使产品含有较多的抗氧化剂、膳食纤维和植物成分，大大增加了植物性奶酪类似物的健康益处。3D打印新技术实现了根据个人的个性化营养需求构建食品，这种具有更好功能和营养特性的高货架稳定性奶酪类似物是奶酪行业当前的需求。