干酪制品減脂的必要性及研究進(jìn)展

楊富民， 朱妍麗

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

乳脂肪是影響乳制品質(zhì)地、風(fēng)味和感官的主要因素。干酪以酪蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主要基質(zhì)，脂肪、水分、礦物質(zhì)及其他成分填充在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。其中，脂肪作為填充劑為干酪提供柔軟的質(zhì)地，賦予干酪滑膩的口感，是干酪理化特性的重要組成部分[1]。不同大小的脂肪球以結(jié)構(gòu)破壞物或結(jié)構(gòu)填充物的形式存在，作為填充劑和增塑劑，脂肪可以增加干酪的流動(dòng)性并降低酪蛋白基質(zhì)的密度和連續(xù)性。干酪中的脂肪含量較多時(shí)，脂肪球會(huì)阻斷蛋白質(zhì)分子間的連接，使得干酪呈現(xiàn)出一種類似海綿的疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得干酪融化性較高、質(zhì)地較松軟，而當(dāng)干酪中的脂肪含量減少時(shí)，這種阻斷作用會(huì)降低，加之干酪生產(chǎn)過程中凝塊的脫水收縮作用，導(dǎo)致低脂干酪網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變致密，質(zhì)地變硬[2]。Kahyaoglu 等[3]將乳脂肪含量由 50.4%減少至13.5%制作干酪，發(fā)現(xiàn)硬度、黏性、彈性值均增高，干酪品質(zhì)明顯下降。除了質(zhì)地結(jié)構(gòu)外，色澤也是評(píng)價(jià)干酪品質(zhì)好壞的另一重要指標(biāo)，脂肪在干酪體系中的光散射特性使干酪外觀呈現(xiàn)一定的色澤，但脂肪含量降低會(huì)導(dǎo)致干酪透明度下降，影響感官。脂肪是干酪中風(fēng)味物質(zhì)的重要貢獻(xiàn)者，干酪中的脂肪在成熟過程中分解產(chǎn)生的游離脂肪酸是風(fēng)味及芳香化合物的前體物質(zhì)，代謝后可生成內(nèi)酯、酯類及甲基酮等風(fēng)味化合物，形成干酪特有的風(fēng)味[4]。因此，減少脂肪含量將會(huì)導(dǎo)致干酪風(fēng)味的缺失，甚至產(chǎn)生苦味和異味。此外，成熟過程中低脂干酪蛋白質(zhì)的水解程度、油脂析出性和熔化性降低，影響食品加工過程中干酪的加工特性，降低終產(chǎn)品品質(zhì)。

1 干酪制品減脂的必要性

干酪以其獨(dú)特的風(fēng)味、細(xì)膩的質(zhì)地和較高的營養(yǎng)價(jià)值而深受人們喜愛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國干酪消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)64.6億元，同比增長12.6%[5]。干酪中含20%～30%的蛋白質(zhì)、20%～35%的脂肪、0.8%的鈣以及鎂、鐵、維生素B1等礦物質(zhì)和維生素[6]。干酪中脂肪含量是原料乳的10倍，屬典型的高脂食品。干酪在成熟過程中，脂肪不斷降解成脂肪酸，更加有利于人體消化吸收。隨著人們飲食習(xí)慣的不斷改變，越來越多的消費(fèi)者開始注重平衡飲食中營養(yǎng)素的攝入。脂肪攝入量過高會(huì)導(dǎo)致肥胖、冠心病、高血壓、動(dòng)脈硬化等病癥。減少日常飲食中的脂肪攝入量是降低患某些疾病風(fēng)險(xiǎn)的有效辦法之一，低脂膳食有助于預(yù)防肥胖癥的發(fā)生，更有益于身體健康。因此，低脂干酪的開發(fā)研究很有必要。

然而，降低脂肪含量會(huì)導(dǎo)致干酪產(chǎn)生品質(zhì)缺陷，如質(zhì)地堅(jiān)硬、熔化性較差、缺乏全脂干酪特有的風(fēng)味等[7]。干酪的質(zhì)地和風(fēng)味特性是評(píng)價(jià)干酪好壞的關(guān)鍵指標(biāo)，也是決定消費(fèi)者選擇的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。因此，降低脂肪含量，改善低脂干酪缺陷已成為研究熱點(diǎn)。

目前，改善低脂干酪品質(zhì)的方法主要有3種，分別為改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使用附屬發(fā)酵劑，以及使用脂肪替代品[8-10]。其中，脂肪替代品是改善低脂干酪品質(zhì)缺陷的簡(jiǎn)單有效方法之一。

2 脂肪替代品分類

脂肪替代品是一類具有脂肪功能特性并能在低脂食品中產(chǎn)生較低熱量的添加物，不僅可以替代脂肪產(chǎn)生類似脂肪的口感，還可以彌補(bǔ)由脂肪損失引起的食品流變和感觀上的缺陷，改善產(chǎn)品質(zhì)地。目前使用較多的脂肪替代物為脂肪模擬物，脂肪模擬物又分為蛋白質(zhì)基脂肪替代品和碳水化合物基脂肪替代品[11]。

2.1 蛋白質(zhì)基脂肪替代品

蛋白質(zhì)通過微?；透呒羟凶饔眯纬傻牡鞍踪|(zhì)微粒粒徑一般在10 μm以下，在口腔內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生顆粒感[12]；通過改變蛋白顆粒表面疏水性等可實(shí)現(xiàn)脂肪特殊的口感。目前，國外主要使用的有兩種代表性的蛋白質(zhì)基脂肪替代品，一種是20世紀(jì)80年代美國 (Nutra-Sweet)公司研制的Simplesse產(chǎn)品[13]，主要以乳蛋白和雞蛋蛋白為原料，經(jīng)加熱、微?；幚砗蟮玫降牡鞍最w粒，其特點(diǎn)為蛋白質(zhì)顆粒粒徑在舌頭的敏感閾(0.1～0.2 μm)之內(nèi)，能夠模擬脂肪產(chǎn)生滑膩口感。另一種則是Kraft通用食品公司生產(chǎn)的Teaiblaze產(chǎn)品[5]，以蛋白質(zhì)為主要成分,混合膠體等其他物質(zhì)制備而得。國內(nèi)，常用的蛋白質(zhì)基脂肪替代品的蛋白原料多為乳清蛋白、大豆蛋白、膠原蛋白、雞蛋蛋白[14-16]等。

2.2 碳水化合物基脂肪替代品

碳水化合物基脂肪替代品的組成主要包括改性淀粉、麥芽糊精、親水膠體、微晶纖維素、菊粉、多聚葡萄糖等。碳水化合物可以形成三維網(wǎng)絡(luò)凝膠，并將水分截留在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而增加水相黏度，使水相結(jié)構(gòu)特性發(fā)生改變，進(jìn)而產(chǎn)生類似脂肪的口感、質(zhì)構(gòu)、外觀、流動(dòng)性、潤滑性和黏度等特性[17]。蛋白質(zhì)基脂肪替代物不能用于煎炸等高溫制作食品中，而碳水化合物基脂肪替代物可以廣泛用于焙烤食品、冰凍甜點(diǎn)、肉制品、色拉調(diào)味料等食品中代替脂肪減少產(chǎn)品熱量[18]，在國內(nèi)外低脂食品中廣泛使用。

3 脂肪替代品在低脂干酪中的研究進(jìn)展

3.1 對(duì)低脂干酪得率的影響

得率是衡量干酪價(jià)值的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可以用來評(píng)價(jià)干酪的生產(chǎn)效益。影響干酪得率的主要因素包括干酪中的脂肪、蛋白質(zhì)及水分含量[19]。降低脂肪含量會(huì)引起干酪中水分、蛋白質(zhì)及灰分含量的增加，從而使干酪產(chǎn)率下降。因此，改善低脂干酪品質(zhì)缺陷的有效方法就是將水分含量或非脂固形物中水分含量(moisture in non-fat substances，MNFS)提高到和全脂干酪一樣的水平，甚至高于全脂干酪水平。用商業(yè)用脂肪替代品Simplesse和 Novagel[20]、MWP[21]分別制作的低脂高鹽白鹵干酪和Caciotta 型低脂干酪，水分含量遠(yuǎn)高于對(duì)照組低脂干酪，干酪得率高。菊粉具有較強(qiáng)的水結(jié)合能力，是一種常用的碳水化合物基脂肪替代品，基于菊粉這一特性，陳朝暉[22]研究了濃度分別為0%、3%、6%、9%和12%的菊粉對(duì)低脂切達(dá)干酪品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著菊粉濃度的增加，干酪中的水分含量逐漸增加，當(dāng)濃度高于9%時(shí)制作的低脂切達(dá)干酪與軟質(zhì)干酪類似。Sayadi等[23]發(fā)現(xiàn)將轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶和乳清蛋白相結(jié)合制作的低脂干酪具有較高的蛋白回收率和產(chǎn)量。Erfan 等[24]通過響應(yīng)面法得到了這兩種添加物的最佳配方，使低脂干酪產(chǎn)量和質(zhì)地都得到很大的提升。除了利用脂肪替代品本身的水結(jié)合能力提高低脂干酪水分含量外，脂肪替代品充當(dāng)脂肪分布在酪蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，可以阻礙水分的排出，從而提高低脂干酪水分含量。Wang等[25]研究發(fā)現(xiàn)ι-卡拉膠和λ-卡拉膠能吸附到酪蛋白膠束表面，抑制酪蛋白收縮作用，從而形成疏松的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。研究表明，不同的脂肪替代品以不同的途徑提高低脂干酪水分含量，而且水分的提高程度與脂肪替代品的添加量密切相關(guān)，此外，復(fù)合脂肪替代品較單一脂肪替代品更加提高了低脂干酪得率。

3.2 對(duì)低脂干酪色澤的影響

色澤是影響消費(fèi)者購買的因素之一，脂肪對(duì)光的散射作用是引起干酪色澤變化的主要原因[26]。研究顯示，相比于全脂干酪，低脂干酪的L值(亮度)和b*(黃/藍(lán))值有所降低，而a*值(紅/綠)高于全脂干酪[27]。碳水化合物基脂肪替代品在低脂干酪感官色澤中起了很大的改善作用，例如，菊粉、β-葡聚糖、纖維、黃芪膠等在低脂干酪中作為光散射中心，可以增加低脂干酪的不透明。此外，脂肪替代品的添加量會(huì)影響其在低脂干酪中發(fā)揮作用，例如，添加海藻酸鈉可顯著提高低脂干酪的L值和b*值，而且隨著海藻酸鈉濃度的增加，低脂干酪亮度和黃度的改變更加明顯[28]。Volikakis等[29]發(fā)現(xiàn)，添加不同濃度的β-葡聚糖制作的低脂白鹽水干酪感官評(píng)分之間有很大的差異，β-葡聚糖添加量越高，低脂干酪總體接受度評(píng)分越低。同樣，蛋白質(zhì)基脂肪替代品的添加量也會(huì)影響其在低脂干酪中的作用，當(dāng)乳清蛋白濃縮粉WPC80添加量在1%～3%時(shí)，新鮮干酪的色澤等特性有所提高，但添加量增加到4%時(shí)，新鮮干酪品質(zhì)反而降低[30]。此外，干酪色澤受加工條件、著色劑、成分、pH值、成熟時(shí)間和溫度等因素的影響，因此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件，合理使用脂肪替代品。

3.3 對(duì)低脂干酪質(zhì)地的影響

質(zhì)地是決定干酪品質(zhì)特性的重要因素，其與干酪的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。由于脂肪含量減少，干酪中蛋白質(zhì)的連續(xù)性增加，酪蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得致密，導(dǎo)致低脂干酪質(zhì)地堅(jiān)硬、難以咀嚼[31]。

不同的碳水化合物基脂肪替代品在低脂干酪質(zhì)地改善中的作用不同。蔗糖聚酯作為脂肪替代品不但具有脂肪的可溶性，而且還表現(xiàn)出脂肪的功能特性，添加蔗糖聚酯的低脂切達(dá)干酪具有較多的空穴數(shù)，微觀結(jié)構(gòu)類似于結(jié)構(gòu)疏松的全脂切達(dá)干酪[32]。Dai等[33]研究發(fā)現(xiàn)，與低脂Mozzarella干酪較硬的質(zhì)地相比，以魔芋葡甘聚糖作為脂肪替代物制作的低脂Mozzarella干酪硬度下降，但其黏度不受影響。此外，脂肪替代品的存在形式也會(huì)影響其在低脂干酪中的品質(zhì)改善作用。Diamantino等[34]研究了2種改性淀粉作為脂肪替代品的潛力，發(fā)現(xiàn)添加溶脹性較高的改性淀粉形成的凝膠具有更加開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且在酪蛋白基質(zhì)中的保留率更高，與天然淀粉相比，通過穩(wěn)定化的淀粉具有更高的水結(jié)合能力，這在改善低脂奶酪的質(zhì)地中起到關(guān)鍵作用。

作為蛋白質(zhì)基脂肪替代品，乳清蛋白是一種很好的食品強(qiáng)化劑和組織改良劑，能夠起到改善食品組織結(jié)構(gòu)和流變學(xué)特性的作用[35]。加熱條件下，乳清蛋白發(fā)生變性，暴露出的疏水性基團(tuán)和二硫鍵發(fā)生交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即凝膠。因此，乳清蛋白常用作脂肪替代品來模擬脂肪潤滑細(xì)膩的口感。Simplesse D-100就是一種能夠降低低脂干酪硬度、彈性和咀嚼性，增加干酪內(nèi)聚性的脂肪替代物[36]。Stankey等[37]將不同濃度的微顆粒乳清蛋白添加至低脂切達(dá)干酪中，在成熟的前90 d內(nèi)，低脂干酪的硬度隨著微顆粒乳清蛋白濃度的增加而降低，但在180 d時(shí)各處理組之間無顯著差異，而黏附性和內(nèi)聚性隨濃度的改變與硬度呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)。

脂肪替代品充當(dāng)脂肪在凝乳階段填充在酪蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，能夠阻斷酪蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，使得低脂干酪形成更加開放的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改善低脂干酪質(zhì)地結(jié)構(gòu)的目的。因此，添加物的粒徑大小也會(huì)影響它們?cè)诘椭衫移焚|(zhì)改善中的作用。粒徑過小的脂肪替代物會(huì)隨乳清流失，粒徑過大反而會(huì)破壞酪蛋白凝膠強(qiáng)度，對(duì)干酪的質(zhì)地反而產(chǎn)生不利的影響。目前大多數(shù)研究集中在乳脂肪球粒徑大小及均質(zhì)牛乳對(duì)酪蛋白凝膠結(jié)構(gòu)的影響，而脂肪替代品粒徑大小對(duì)酪蛋白微觀結(jié)構(gòu)的影響研究則報(bào)道甚少。Sharma等[38]的研究表明，不同粒徑的乳液作為低脂干酪質(zhì)地改良劑時(shí)，其粒徑大小會(huì)對(duì)低脂切達(dá)干酪組成、質(zhì)構(gòu)、色澤、微觀結(jié)構(gòu)等品質(zhì)產(chǎn)生影響，但質(zhì)構(gòu)變化隨成熟時(shí)間的變化不明顯。為了能夠模擬脂肪的流動(dòng)性及滑膩的口感特性，在低脂干酪中添加顆粒型脂肪替代物乳清蛋白時(shí)需要對(duì)熱變性凝膠進(jìn)行破碎處理, 使得顆粒直徑不超過10 μm[12]。

3.4 對(duì)低脂干酪風(fēng)味的影響

除了食品的質(zhì)地、色澤外，風(fēng)味也是影響消費(fèi)者對(duì)干酪選擇的重要因素。乳脂肪是干酪風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者，此外，低脂干酪中非脂固形物水分含量較低，導(dǎo)致水分自由度以及酶和微生物活性降低，蛋白質(zhì)的水解程度減弱[39]，低脂干酪的整體風(fēng)味可接受性相對(duì)于全脂干酪較差。脂肪替代品不僅能產(chǎn)生類似脂肪的滑膩感，而且能和干酪中的物質(zhì)發(fā)生相互作用，改善低脂干酪的風(fēng)味。

在干酪成熟過程中，隨著pH值的逐漸升高，添加乳清蛋白的低脂干酪中β-乳球蛋白與醛、酮、酯及脂肪酸的相互作用改變了這些化合物的保留/釋放程度，乳清蛋白的添加使得脂肪代謝產(chǎn)物濃度升高，風(fēng)味更加接近全脂組干酪[40]。Stankey等[37]添加濃度為0.15%、0.35%、0.50%的乳清蛋白微顆粒制作低脂切達(dá)干酪，成熟90 d后發(fā)現(xiàn)添加0.35%的乳清蛋白微顆粒制成的低脂干酪的硫味沒有明顯變化，但其他3組干酪在180 d成熟期內(nèi)硫味強(qiáng)度均逐漸增加；此外，在成熟90 d時(shí)，0.35%、0.50%濃度下的低脂干酪酸味增加。碳水化合物基脂肪替代品對(duì)低脂干酪風(fēng)味的影響較小，例如，將黃原膠和羧甲基纖維素按照一定的比例混合，發(fā)現(xiàn)羧甲基纖維素的添加量不會(huì)影響低脂干酪口感，而較低含量的黃原膠有助于提高低脂干酪的口感[41]。Borges等[42]發(fā)現(xiàn)菊粉雖然在改善干酪質(zhì)地結(jié)構(gòu)中有很大的積極作用，但對(duì)低脂干酪的風(fēng)味并不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，在進(jìn)行感官評(píng)價(jià)時(shí)并不能很好地區(qū)分添加與未添加菊粉的低脂干酪之間的差別。但也有研究提出菊粉、β-葡聚糖等益生元會(huì)影響乳酸菌的活性，提高有機(jī)酸的濃度從而影響低脂干酪的風(fēng)味[43]。不同的脂肪替代物會(huì)對(duì)低脂干酪風(fēng)味產(chǎn)生不同的影響，這對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

此外，低脂干酪風(fēng)味的缺失和不平衡除了與脂肪含量及脂代謝有關(guān)外，還與蛋白質(zhì)、水分和鹽含量的不平衡、蛋白質(zhì)水解程度以及發(fā)酵劑的種類及添加量等有關(guān)。因此，在今后的研究中應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，對(duì)低脂干酪生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，為低脂干酪工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.5 對(duì)低脂干酪功能特性的影響

隨著健康飲食觀念不斷深入人心，消費(fèi)者對(duì)于各種低脂食品的需求越來越多，種類也越來越廣。比薩、漢堡作為一種快餐食品，深受消費(fèi)者喜愛。Mozzarella干酪是一種加熱后能夠拉絲的干酪，被廣泛應(yīng)用于比薩等食品的制作。熔化性、拉伸性、油脂析出性和褐變等特性是Mozzarella干酪的重要功能特性，尤其是熔化和拉伸特性在比薩制作中得到了良好的評(píng)價(jià)，而脂肪則是影響這些功能特性的重要原因。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Mozzarella干酪脂肪含量降低至5%以下時(shí)，酪蛋白凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得致密，蛋白酶在其中無法發(fā)揮最大的作用，導(dǎo)致低脂Mozzarella干酪在貯藏過程中蛋白質(zhì)水解度下降，硬度增加，從而對(duì)其功能特性(如拉絲、熔化等)產(chǎn)生了不利影響[44]。

魔芋葡甘露聚糖是一種膳食纖維，具有改善糖脂代謝水平、促進(jìn)免疫功能、防止細(xì)胞脂質(zhì)過氧化等功能，作為脂肪替代品在低脂干酪中有很好的應(yīng)用。Dai等[33]研究表明添加魔芋葡甘露聚糖增加了低脂和脫脂Mozzarella干酪的熔融性和拉伸性，提高了低脂和脫脂Mozzarella干酪在比薩中的烘焙性能。除了熔化性和拉伸性，Mozzarella干酪的油脂析出性也是其作為加工食品輔料的重要特性，脂肪含量較低時(shí)干酪中的油脂更易析出，會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品油膩感增加。菊粉可以降低低脂Mozzarella干酪的熔化性和油脂析出率，麥芽糖醇能夠顯著提高低脂干酪拉伸性并且降低油脂析出率，而卵磷脂則表現(xiàn)出相反的作用[27]。除了Mozzarella干酪外，脂肪替代物對(duì)其他類型干酪的功能特性也產(chǎn)生不同的影響。Murtaza等[45]研究發(fā)現(xiàn)分別添加0.15%、0.3%、0.45%的黃原膠和瓜爾膠制作的低脂切達(dá)干酪，其流動(dòng)性和熔化性均隨著添加濃度的增加而逐漸增加，而且瓜爾膠表現(xiàn)出更大的改善作用。

科學(xué)合理使用脂肪替代品能夠很好地改進(jìn)低脂干酪的功能特性，進(jìn)而提高低脂干酪品質(zhì)，對(duì)低脂干酪在餐飲行業(yè)中的加工應(yīng)用具有重要意義。

4 展 望

現(xiàn)有的脂肪替代物對(duì)低脂干酪品質(zhì)改善的研究大多數(shù)集中在對(duì)其質(zhì)地色澤、微觀結(jié)構(gòu)、風(fēng)味口感以及融化拉伸等功能特性的影響方面。今后的研究重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注多樣化和多功能性的低脂干酪的開發(fā)以及更加深入的應(yīng)用研究，如脂肪替代品粒徑等的影響，使用脂肪替代品后低脂干酪為人體提供營養(yǎng)價(jià)值方面的變化等。此外，不同的脂肪替代物在低脂干酪品質(zhì)改善中發(fā)揮的作用不同，脂肪替代物的種類、濃度等在一定程度上會(huì)影響在低脂干酪中的作用，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)根據(jù)脂肪替代物自身的特性，對(duì)低脂干酪制作工藝的適應(yīng)性等做出科學(xué)的選擇，最大程度改善低脂干酪品質(zhì)，滿足消費(fèi)者需求。同時(shí)，應(yīng)豐富低脂干酪的種類，例如開發(fā)益生菌類低脂干酪，研究益生菌對(duì)低脂干酪質(zhì)地結(jié)構(gòu)、風(fēng)味組成及營養(yǎng)功能的影響機(jī)制。

總之，開發(fā)更多安全、廉價(jià)、不與干酪中的營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生相互作用的脂肪替代物，生產(chǎn)多樣化多口味的高品質(zhì)低脂干酪并且加強(qiáng)營養(yǎng)功能，將為廣大消費(fèi)者提供更多選擇，對(duì)我國低脂干酪的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到助推作用。