常溫奶酪加工技術及貨架期穩(wěn)定性研究進展

朱盼盼，劇檸，張書文，呂加平，逄曉陽，蘆晶

（1.寧夏大學 食品與葡萄酒學院，銀川 750000；2.中國農業(yè)科學院農產品加工研究所，北京 100193）

0 引言

奶酪（cheese）又稱干酪、芝士，是一種在牛奶或羊奶中加入適量乳酸菌發(fā)酵劑和凝乳酶，使奶中的蛋白質（主要是酪蛋白）凝固，排除乳清，并經(jīng)一定時間的成熟或不成熟而制成的乳制品[1]。奶酪富含鈣、蛋白質和其他營養(yǎng)物質。在成熟過程中，蛋白質、脂肪和乳糖等大分子分解生成活性多肽等小分子物質，易被人體吸收，有效緩解了乳糖不耐癥[2]。并且具有預防齲齒、強健骨骼、控制體重、降低慢性疾病發(fā)病率的作用，被譽為“奶黃金”[3]。

目前，乳制品主要以低溫乳制品和高溫乳制品為主，而高溫乳制品一般需要經(jīng)過115℃以上的高溫殺菌過程。而高溫熱處理在殺滅微生物的同時，也會使產品發(fā)生一系列物理化學變化，如美拉德反應、乳糖異構化等，這些變化會對產品的顏色、風味、營養(yǎng)價值和貯藏質量等產生影響[4-5]。而低溫乳制品(≤90℃)殺菌不徹底，需要全程冷鏈，貨架期短，流通成本較高。近年來，隨著生活節(jié)奏不斷加快以及對食品營養(yǎng)、安全的高度關注，我國現(xiàn)有的高溫和低溫乳制品已無法滿足人們的需求，人們對高品質、長貨架期的常溫乳制品越來越青睞。

因此，需要開發(fā)新的非熱殺菌技術來保證乳制品的感官品質及營養(yǎng)價值，延長其貨架期，進而滿足人們的需求。近年來，食品殺菌新技術不斷涌現(xiàn)，食品工業(yè)界對新型熱殺菌和非熱殺菌相繼探索了超高壓、脈沖電場、強磁場、微波、真空干燥、鹽漬和氣調包裝等技術。這些殺菌技術具有與傳統(tǒng)熱殺菌不同的原理，通過電、聲、光、磁等技術進行食品殺菌，稱為現(xiàn)代殺菌技術[6]。然而，由于自身的局限性，在食品中的商業(yè)化應用受到限制。

本文對不同加工技術如熱殺菌、真空干燥、超高壓、鹽漬、氣調包裝等在延長奶酪貨架期中的應用進行綜述，探討了目前常溫奶酪加工技術研究中存在的問題和局限，綜述了不同加工技術條件對產品貨架期內的微生物含量、理化指標、風味的影響，以期為常溫奶酪的研究開發(fā)提供依據(jù)。

1 常溫奶酪加工技術的研究進展

1.1 熱殺菌技術

通過熱殺菌的方式延長奶酪貨架期。牛乳因其營養(yǎng)全面、pH接近中性、較高的水分含量為微生物的生長提供了良好的環(huán)境[7]，因此，控制奶酪加工中的微生物指標對產品貨架期尤為關鍵。奶酪加工過程中的滅菌工藝，尤其是熱殺菌是保證乳制品貨架期最為常用的方法。熱殺菌技術主要包括巴氏殺菌和超高溫（ultra high temperature，UHT）滅菌技術。

巴氏殺菌作為傳統(tǒng)的熱殺菌技術采用外部加熱的方式對食品進行殺菌，具有殺菌效果好，適用范圍廣的優(yōu)點，與超高溫滅菌(UHT)相比具有加工過程簡單、能耗、水耗低、易操作和加工成本低等顯著優(yōu)勢[8]。但同時也存在一些弊端，如熱處理條件不易控制，且加熱使生物活性物質的活力受到損傷，導致產品營養(yǎng)價值降低，風味、色澤等受到很大影響，所得的產品必須有冷鏈保證，且保質期較短[9]。

隨著科技的快速發(fā)展，新型熱殺菌技術已逐漸成熟，超高溫殺菌（UHT）技術在食品工業(yè)中已廣泛應用。奶酪的超高溫殺菌一般是利用直噴式蒸汽將奶酪加熱到135～150℃，維持1～10 s后冷卻至室溫，然后進行無菌灌裝，這種處理方法和傳統(tǒng)殺菌處理辦法相比殺菌溫度要高出20～40℃，因此這種方法被稱為超高溫殺菌技術[10]。超高溫殺菌技術能夠在較短的時間內殺死食物中的有害微生物，并且不會對食品品質造成影響，使奶酪具有良好的保藏質量并在常溫下可長時間貯藏。劉中生等[11]研究了UHT殺菌技術在再制干酪中的應用。發(fā)現(xiàn)95℃巴氏殺菌不能有效殺滅奶酪中的芽孢菌，產品貨架期內易出現(xiàn)微生物超標的現(xiàn)象，而UHT殺菌溫度和殺菌時間組合能夠使再制奶酪產品達到商業(yè)無菌水平，更能保證產品質量、營養(yǎng)成分和口感。

1.2 真空干燥技術

干燥是食品最重要、最容易應用的保存方法之一。長期以來，人們廣泛使用干燥來保存不同的農產品，該工藝在乳品工業(yè)中也得到了廣泛的應用[12]。奶酪中微生物和生化過程的強度取決于擠壓后的初始水分含量，干燥是通過降低產品的水分含量與水分活度以抑制微生物的生長繁殖，延長食品貨架期，便于貯藏、運輸和銷售[13]。真空干燥作為一種新型干燥技術，具有傳熱均勻、熱效率高、干燥溫度低、殺菌、綠色節(jié)能環(huán)保、低排放等優(yōu)點，目前的應用相對較于廣泛，但設備投入、運行和維護成本較高[14-15]，因此，它也被認為是一種昂貴的干燥技術。

Ermolaev等[16]通過對奶酪的熱物理特性進行分析，研究了奶酪真空干燥的動力學，發(fā)現(xiàn)奶酪的真空干燥分為兩個階段：第一階段干燥速率恒定，第二階段干燥速率降低。通過建立奶酪的干燥速率曲線，研究確定了奶酪的最大干燥速率和平衡含水率。研究發(fā)現(xiàn)奶酪在真空干燥的兩個階段的縮水都是均勻進行的，奶酪縮水率決于奶酪塊的形狀和大小，奶酪中水分含量越高，奶酪的縮水率越大，將干燥溫度提高到一定溫度以上會降低收縮率。吳政等[17]研究了不同溫度下真空干燥對奶酪的水分狀態(tài)和內部水分遷移變化規(guī)律及37℃、7 d貨架期加速試驗時的品質變化。結果發(fā)現(xiàn)在真空干燥過程中，提高溫度可顯著提高奶酪干燥速率，加快結合水、不易流動水以及自由水的遷移。干燥的溫度越高，干燥速率越高，干燥速率曲線出現(xiàn)的拐點時間越早，達到干燥平衡的時間越早；在37℃、7 d貨架期加速試驗中，隨干燥的進行，奶酪的硬度明顯增加（P＜0.05）。

Gamze等[18]通過對Cokelek奶酪進行不同溫度(40、50、60℃)的干燥，測定了奶酪的感官特性、化學特性、酚類含量和抗氧化活性。研究發(fā)現(xiàn)不同干燥溫度對奶酪的綜合感官品質有顯著影響(P＜0.05)，不同溫度對其抗氧化活性和酚類物質含量的影響差異不顯著(P＞0.05)。當干燥溫度從40℃提高到60℃時，干燥時間從255 min縮短到150 min，樣品的最終含水率在0.559～0.682水/千克干物質之間。感官評價結果顯示，在60℃干燥溫度下，奶酪氣味得分最高，在50℃干燥的奶酪總體評價分數(shù)最高。

1.3 超高壓技術

超高壓（ultra high pressure，UHP）是一種將100 MPa以上的壓力作用于液體介質中密封完全的食物物料的新型非熱殺菌技術[19]。通過將食品物料放入超高壓裝置中，采用壓力介質(水或礦物油等)作為壓力傳遞介質，施加100～1 000 MPa的超高靜壓，壓力通過改變或破壞物料分子中氫鍵、離子鍵等非共價鍵的結構和形態(tài)，改變了食物中酶、蛋白質、核酸等大分子物質的活性，但不會影響共價鍵，在常溫或較低溫度下保壓一定時間后，使之達到殺菌或滅菌要求的目的[20]。

超高壓殺菌可以在保證產品微生物安全性的前提下，最大限度地保留其營養(yǎng)特性、感官特性和生物活性物質。同時對奶酪品質、感官等方面也具有優(yōu)化作用，可以滿足消費者對奶酪新鮮、安全、營養(yǎng)的需求，而且耗能低、能源利用率高也十分符合我國綠色發(fā)展的理念[21-22]。但超高壓處理不能連續(xù)生產，只能批量使用，同時，由于其機械壓力的存在，也可能導致產品在極限壓力下變形或狀態(tài)明顯變化。因此，超高壓技術主要應用于沒有固定形狀的食品，并且設備投資成本高、設備耗材壽命短也限制了超高壓技術的大規(guī)模工業(yè)化應用[23]。

近年來，超高壓技術在世界范圍內得到了越來越多的研究和應用。日本和美國等國家在超高壓食品的研發(fā)上走在了前列，并已實現(xiàn)了超高壓食品的生產和供應[24]。Danto等[25]采用不同時期高壓處理的方法，對卡門培爾奶酪成熟過程中質量和安全性進行了研究。結果發(fā)現(xiàn)對完全成熟的奶酪進行高壓處理(45 d)會導致表面霉菌的破壞，從而導致奶酪的褐變和黃化；在成熟過程中較早進行高壓處理會導致奶酪外觀出現(xiàn)類似的退化，但隨著成熟時間的延長，這種情況并不會得到改善；生產后即刻進行高壓處理可延緩奶酪果皮發(fā)育和質構成熟。無論在何時對奶酪進行高壓處理(550 MPa、10 min和25℃)都會導致不可接受的產品質量劣化。在找到減少奶酪中單核細胞增多性李斯特菌的替代加工方法之前，在奶酪生產前對牛奶進行巴氏殺菌、衛(wèi)生和環(huán)境監(jiān)測仍然是控制微生物危害的有效措施。張園園等[26]研究了不同壓力的超高壓處理對奶酪質構的影響。發(fā)現(xiàn)200 MPa處理對奶酪的質構影響并不大，與其它特性相比，奶酪的硬度和耐咀性在超高壓處理下變化最顯著，平均降低31%；600 MPa處理使奶酪的硬度和耐咀性平均降低40 %，奶酪的水分含量越高，其質構受超高壓處理的變化越顯著。因此，將適宜條件的UHP技術應用于一定水分含量奶酪的加工中對于研究開發(fā)常溫奶酪具有重要意義。

1.4 鹽漬

鹽作為食品防腐劑與發(fā)酵和脫水是食品防腐的經(jīng)典方法之一。鹽漬是奶酪加工中不可或缺的一步。鹽漬的濃度決定著奶酪中的水分活度[27]，并且在奶酪后期成熟過程中控制著奶酪中微生物的生長、酶活性的變化以及各種生化反應的變化。鹽漬主要是通過影響奶酪成熟期間的各種酶的活性，從而抑制起始微生物的活性，特別是各種腐敗菌，進而有益于改善奶酪的質地和風味。除此之外，氯化鈉在食品中還有個重要的作用。人類每天需要2.4 g鈉，即6 g氯化鈉。然而，鈉攝入過多會導致體內水分滯留，加劇高血壓等心腦血管疾病的病癥，對人體健康造成不利影響[28]。目前最常見的方法是用氯化鉀取代部分或全部氯化鈉，但除了成本外，這種做法還會對奶酪的味道造成不利影響，因為氯化鈉的味道與氯化鈉明顯不同，而氯化鈉的特征味道存在于鈉部分，鹽的味道被許多人高度欣賞，咸味是四大基本口味之一[29]。

Hamad等[30]對比了埃及傳統(tǒng)的常溫鹽漬Domiati奶酪和菲達奶酪，在埃及傳統(tǒng)Domiati奶酪加工中直接添加添加(10%～14%)鹽到鮮奶中，再然后加凝乳酶凝乳，凝乳后脫除乳清，凝塊成型切割后裝瓶，將含鹽乳清倒入乳瓶中鹽漬凝塊，常溫下貯藏。對傳統(tǒng)的Domiati奶酪與菲塔進行了對比研究。結果發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)Domiati奶酪相比，菲達奶酪的蛋白質和鹽分含量較低，脂肪含量較高。成熟時間對家庭奶酪的水分、pH值、蛋白質、脂肪、總揮發(fā)性脂肪酸、灰分和鹽分均有極顯著影響(P＜0.001)，可溶性氮含量差異不顯著(P=0.061)。成熟時間對Domiati奶酪的水分、pH值、蛋白質、脂肪、總揮發(fā)性脂肪酸、灰分和鹽分均有極顯著影響(P＜0.001)，可溶性氮含量差異不顯著(P=0.061)。高攀雲(yún)等[31]研究了室溫下鈉鹽和鈣鹽的添加量對切達奶酪的質構、成熟度和理化指標的影響。結果發(fā)現(xiàn)在奶酪成熟階段，不同種類鹽的添加量對奶酪的氯離子、水分含量、酸堿度、成熟度和質構有顯著的影響（P＜0.05），奶酪的硬度和咀嚼性隨著鹽的添加量增加而上升，同一添加水平下，添加Na鹽的奶酪的硬度和咀嚼性高于添加Ca鹽的奶酪。

1.5 氣調包裝

通過氣調包裝延長奶酪貨架期。氣調包裝是通過控制包裝袋中氣體比例，降低食品在物理、化學、生物等下降速度，從而達到延長貨架期的目的[32]。

Conte等[33]研究了溶菌酶、乙二胺四乙酸（EDTA）和氣調包裝結合在8℃儲藏下對延長奶酪貨架期的作用，將3種濃度的酶分別與空氣中包裝和MAP下包裝(95%CO2∶5%N2)相結合。通過監(jiān)測微生物和感官質量、pH值和頂空成分，評價溶菌酶和乙二胺四乙酸二鈉鹽(Na2-EDTA)在氣調包裝(MAP)條件下的效果，研究發(fā)現(xiàn)溶菌酶和Na2-EDTA結合MAP封口可以提高微生物的穩(wěn)定性，延長奶酪的貨架期。肖楊等[34]研究了不同氣調包裝方式對馬蘇里拉奶酪中微生物的影響，結果發(fā)現(xiàn)真空包裝和100%N2包裝對微生物生長繁殖有明顯的抑制作用，而97%N2+3%O2氣調包裝的抑制作用較弱。在8℃冷藏條件下，包裝袋中O2的完全去除可以有效抑制微生物的生長，延長奶酪的貨架期。

Solomakos等[35]研究了氣調包裝對奶酪冷藏過程中理化和微生物變化的影響。發(fā)現(xiàn)與常壓包裝條件相比，MAP(50%N2:50%CO2)在冷藏4℃和10℃條件下能有效地抑制奶酪中酵母菌、霉菌和嗜冷菌的生長。無論在MAP還是大氣條件下，大腸桿菌、單核細胞增多性大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的數(shù)量均有所下降，但金黃色葡萄球菌在MAP條件下的下降速度快于大氣條件。

2 常溫奶酪貨架期穩(wěn)定性

2.1 不同加工技術對常溫奶酪微生物含量的影響

通過奶酪的不同加工技術延長產品貨架期，主要是利用不同的滅菌工藝降低產品中微生物的含量，而微生物是奶酪貨架期的決定因素之一[36]。Brown等[37]研究氣調包裝(modified atmosphere packaging)條件對無發(fā)酵劑生產的新鮮奶酪在貯藏過程中腐敗微生物和李斯特菌存活和生長的影響。研究發(fā)現(xiàn)MAP除了提高奶酪質量和延長貨架期外，還被用來控制產品中病原微生物的生長，MAP對腐敗微生物的抑菌效果隨著CO2含量的增加而增加，而100%N2、真空或空氣的抑菌效果較差。結果表明將新鮮奶酪包裝在含有CO2的環(huán)境下可能是一種很有前途的方法，可以延長貨架期，同時限制冷藏期間李斯特菌的生長。

Rossi等[38]以超濾牛奶為原料，用重組凝乳酶或牛凝乳酶生產超濾奶酪，在600 MPa/5 min/25℃的條件下加工，在7℃下保存56 d，研究了超高壓處理對奶酪的理化、流變學、微生物學和微觀結構特性的影響。結果發(fā)現(xiàn)超高壓工藝生產出的奶酪硬度更高，結構更致密，顏色也沒有明顯變化，另外，可以使嗜冷菌數(shù)量減少，進而改善了奶酪的微生物質量。另外，超高壓處理會使超濾奶酪的蛋白質水解，可以保持新鮮奶酪的特性，延長產品的貨架期。

2.2 不同加工技術對常溫奶酪理化指標的影響

奶酪熱殺菌的過程中分子劇烈運動，不僅破壞了非共價鍵，使蛋白質等高分子物質變性，還破壞了共價鍵，改變了維生素、色素、風味物質和低分子物質，大大破壞了產品的色、香、味[39]。牛乳中酪蛋白對熱較為穩(wěn)定，基本不受熱處理的影響，但加熱對其物理性能有明顯影響。磷酸鈣在100℃熱處理后沉淀在牛乳中，使牛乳難以凝結，形成破凝塊，同時，由于乳清蛋白比酪蛋白具有更高的持水性，所以奶酪中的水分含量過高。Miloradovic等[40]以加熱到80℃/5 min和90℃/5 min的牛奶為原料，采用相同的奶酪制作工藝生產山羊奶酪，并與普通巴氏殺菌(65℃/30 min)的對照奶酪進行比較。研究發(fā)現(xiàn)山羊奶酪乳經(jīng)高熱處理后，奶酪出品率顯著提高。高熱處理顯著影響了山羊奶酪的組成、質構特性和感官品質，對酪蛋白的降解有抑制作用，但對β-酪蛋白的降解和次生蛋白水解沒有影響。

高壓處理對奶酪的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價鍵發(fā)生作用，不對共價鍵發(fā)生作用，從而使蛋白質等變性、酶失活、腐敗微生物被抑制或殺死[41]，而對形成蛋白質分子、維生素和風味物質等的低分子化合物的影響較小，使奶酪能夠保持其原有的色澤、風味和營養(yǎng)價值。Bibiana等[42]研究了羊奶超高壓均質(200 MPa，30℃)對奶酪蛋白水解譜的影響，結果發(fā)現(xiàn)超高壓處理顯著提高了乳清可溶性氮、疏水性和親水性多肽的含量，但由于氨基肽酶活性的降低，在成熟的最初幾天，游離氨基酸的含量降低。主成分分析表明，不同奶酪的游離氨基酸組成沒有顯著差異，使用超高壓處理的牛奶不會對奶酪蛋白水解的發(fā)展產生不利影響。Olaia等[43]研究了生羊乳奶酪成熟過程中鹽的分布及其對蛋白水解和脂解的影響，結果發(fā)現(xiàn)整個奶酪在成熟180 d時鹽分分布均勻，鹽漬條件(時間和鹽度)對滲透速率沒有影響，但對最終氯化鈉(NaCl)含量有影響，含鹽量較高(3.0%)的奶酪與含鹽量較低(2.2%)的奶酪相比，蛋白質分解和脂解作用增強。蛋白水解指數(shù)和總游離脂肪酸在奶酪內外區(qū)之間差異不顯著(p＞0.05)，無論是在奶酪的內部還是外部區(qū)域，蛋白水解和脂解都是均勻演變的。

2.3 不同加工技術對常溫奶酪風味的影響

奶酪作為一種高營養(yǎng)的食品，其風味一直是人們研究的熱點。因原料、加工技術、凝乳條件等不同，不同國家、不同地區(qū)生產的奶酪風味也各有不同。Kohama-kubouchi等[44]研究了溫度對奶油奶酪風味的影響，通過頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜聯(lián)用儀分析表明，甲基酮、脂肪酸和d-癸內酯的釋放與“酸干香氣”、“醋酸香氣”和“酸度”的得分呈負相關，這些指標隨著基質中濃度的增加而增加。在較高的溫度下，乙醛的釋放量與“醋酸香氣”得分呈正相關。結果發(fā)現(xiàn)，較高的溫度會導致奶油奶酪樣品的質地變硬，并降低“整體風味強度”、“酸干香氣”、“醋酸味”和“酸度”得分；溫度越高，“總體風味強度”得分越低，經(jīng)過加工的干油奶酪的風味表現(xiàn)可以通過調整加熱處理來控制，以控制奶酪的質地和香氣成分的生成，這些描述通過對“整體風味強度”、“酸干香氣”、“醋酸香氣”和“酸度”的描述來反映。

李博等[45]對超高壓處理對低脂半硬質奶酪質構和風味的影響進行了研究。發(fā)現(xiàn)超高壓處理能增加奶酪中的水分并降低硬度；通過固相萃取-氣相色譜-質譜方法對奶酪中的風味化合物進行分析，酯類化合物較多，但對風味的改善作用有限。經(jīng)過超高壓處理后的低脂奶酪入口后細膩爽滑，有輕微的顆粒感，由于脂肪的缺失造成風味不足依舊沒有改善。因此，使用附屬發(fā)酵劑和尋找脂肪替代物結合超高壓處理奶酪是今后研究方向之一。

3 展 望

奶酪是一種營養(yǎng)價值較高的乳制品，素有“乳制品之王”的美稱。但由于東西方地域文化、飲食習慣、消費觀念的差異，中國奶酪的產量、消費量較低，主要是西方傳統(tǒng)天然奶酪濃烈而刺激的風味還不能滿足我國居民口味的要求。

因此，研究以天然奶酪為原料，添加果醬、穩(wěn)定性膠體、乳化鹽等配料，通過降低水分含量、二次殺菌、變溫壓差膨化等技術實現(xiàn)開發(fā)一套成熟、符合國人口味、穩(wěn)定的常溫奶酪生產技術具有重要而深遠的意義。常溫奶酪具有獨特的風味和良好的貯藏性，在我國具有廣闊的市場發(fā)展前景。