菊粉在干酪中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

吳政，閆清泉，司闊林，趙悅，邊燕飛，宗學(xué)醒

內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團）股份有限公司（呼和浩特 011500）

干酪是一種營養(yǎng)豐富的乳制品，通常10 t生牛乳可以制成1 t干酪，富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，因此又稱“奶黃金”。隨著人們生活水平的不斷提高，飲食習(xí)慣的改變，越來越多消費者注重營養(yǎng)素攝入的益處和風(fēng)險。脂肪的過多攝入會導(dǎo)致肥胖、高血壓、高血脂、冠心病甚至癌癥等病癥。在健康飲食中，低脂飲食是有效減少肥胖等病癥的方法之一。但是，脂肪是影響干酪的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、感官等主要因素。干酪主要是由蛋白質(zhì)為基質(zhì)，脂肪、水、礦物質(zhì)、維生素等為填充劑網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。脂肪作為填充劑，賦予了干酪柔軟的質(zhì)地，滑膩的口感，干酪的理化特性重要成分，并且脂肪分解產(chǎn)生的脂肪酸是影響干酪風(fēng)味的因素之一[1]。降低干酪中脂肪含量，會影響到干酪的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、感官和整體可接受度。為解決這一問題，相關(guān)研究建議使用膳食纖維（菊粉）為脂肪代替物[2-3]。菊粉具有優(yōu)異的加工性能、良好的理化性質(zhì)、特有的益生元功效及保健作用，對于促進低脂干酪產(chǎn)品的開發(fā)和推廣具有重大的現(xiàn)實意義。

1 菊粉的理化性質(zhì)及生理功能

1.1 菊粉的理化性質(zhì)

菊粉，又名菊糖，是一種屬于果聚糖的可溶性膳食纖維，被廣泛用于乳制品、面制品、飲料和冰淇淋等食品工業(yè)中[4]，主要來源于大蒜、洋姜、菊苣、蘆筍等天然植物的根莖，含量在15%～20%。菊粉是一種果聚糖類植物多糖，其結(jié)構(gòu)由可變數(shù)量的果糖單元構(gòu)成。果糖單元通過β-(2→1)-D-果糖基-果糖鍵連接在一起。通常，它含有末端D-吡喃葡萄糖殘基，該殘基通過α-(1→2)鍵連接[5]。果糖鏈的長度各不相同，通常菊粉單體在2～60個，最多可達(dá)100個。果聚糖通常用通式GFn表示，其中G代表葡萄糖的單元，表示果糖單元，并指連接在一起形成整個碳水化合物鏈的果糖數(shù)量[6]。

1.2 菊粉的生理功能

作為益生元，菊粉可以調(diào)節(jié)腸道菌群，既能促進腸道中雙歧桿菌、乳酸菌等的生長，又能抑制沙門菌、大腸桿菌等病原菌的增殖，并且具有良好的持水性，從而可以改善腸道環(huán)境，防止便秘和腹瀉[7]。菊粉有助于降低甘油三脂及低密度脂蛋白膽固醇的濃度，起到降血脂的作用[8]。菊粉在小腸內(nèi)不能被水解成單糖，體內(nèi)不分解、不吸收，可作為糖尿病患者的食品。菊粉可顯著提高鈣、鐵、鎂等礦物質(zhì)的吸收，還能促進B族維生素及葉酸的合成，從而提升新陳代謝功能，增強免疫力和抗病力。同時，菊粉具有清除毒素，抑制有毒發(fā)酵物，預(yù)防癌癥的功效，菊粉被人體攝入后，能夠促進雙歧桿菌的增殖，抑制腸道內(nèi)有害菌的生長，減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生。另外發(fā)酵代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，可以降低pH，抑制腐敗菌的生長[9]。

2 菊粉對干酪品質(zhì)的影響

2.1 對干酪質(zhì)構(gòu)特性的影響

質(zhì)構(gòu)是評價干酪特性的重要指標(biāo)，與干酪的微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)。脂肪的減少，干酪的連續(xù)性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增加，從而酪蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，使干酪的堅硬度增加[10]。國內(nèi)外研究表明，菊粉的加入可以改變干酪的質(zhì)構(gòu)特性。陳朝暉[11]研究結(jié)果表明菊粉可以明顯改善切達(dá)干酪的質(zhì)構(gòu)隨著菊粉的添加量增多，切達(dá)干酪的硬度和咀嚼性顯著降低（P＜0.05），而切達(dá)干酪的黏性、黏力、彈性和膠著性則表現(xiàn)為先增加后減少。Junyusen等[12]發(fā)現(xiàn)，與低脂干酪較硬的質(zhì)地相比，菊粉的添加可使低脂干酪的硬度恢復(fù)到全脂干酪的硬度，改善低脂干酪的質(zhì)構(gòu)特性。菊粉的強結(jié)合水能力促進干酪基質(zhì)內(nèi)水結(jié)合和凝膠的形成，與蛋白質(zhì)聚集體絡(luò)合成為蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一部分，降低酪蛋白間的膠束作用，改變低脂干酪的質(zhì)構(gòu)特性，使其與全脂干酪更加類似。羅潔等[13]發(fā)現(xiàn)，隨著低聚合度菊粉添加量的增加，減脂再制干酪的硬度先增加后顯著下降，菊粉添加量10%時，減脂再制干酪與全脂再制干酪硬度沒有顯著性差異（P＞0.05）。但是，高聚合度的菊粉沒有起到改善減脂再制干酪硬度的作用，原因可能是高聚合度菊粉形成微結(jié)晶，使減脂再制干酪的整體結(jié)構(gòu)更加致密。

2.2 對干酪微生物的影響

干酪中微生物在生產(chǎn)和成熟過程中起到非常重要的作用，促進風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)的形成。這些微生物及其代謝產(chǎn)物可以增強人體免疫力，改善腸道菌群的平衡，對人體有一定保健作用。曹楠[14]在研究中發(fā)現(xiàn)脫脂會使干酪在貯藏期間乳酸菌數(shù)量低于全脂干酪（P＜0.05），而添加菊粉的低脂干酪乳酸菌數(shù)量高于全脂干酪（P＜0.05），可能原因是乳酸菌缺乏脂肪保護，在生產(chǎn)和貯藏期間大量失活，而菊粉能夠維持乳酸菌活性。Zhang等[15]的研究表明，干酪在貯藏24周后，添加菊粉的干酪中乳酸菌數(shù)量（8.03 lg CFU/g）顯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長。這與Hegab等[16]獲得的結(jié)果一致，添加菊粉可顯著增加乳酸菌的數(shù)量。菊粉可以抑制有害細(xì)菌的生長和潛在有害代謝物的產(chǎn)生。發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，降低pH，從而防止病原菌的生長。菊粉和低聚果糖改變腸道碳水化合物與蛋白質(zhì)發(fā)酵的代謝平衡，減少酚類等有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生[17]。據(jù)相關(guān)研究報道[18]，益生菌和菊粉的結(jié)合，可有效抑制大腸桿菌和腸炎鏈球菌的生長。

2.3 對干酪色澤的影響

色澤是評價干酪品質(zhì)的重要因素的之一，直接影響到消費者對干酪的印象。乳脂肪球?qū)饩€的散射是引起干酪色澤的主要原因[19]。在研究再制干酪中發(fā)現(xiàn)，a*（紅/綠）和b*（黃/藍(lán)）值隨著菊粉添加量（0～6%）增多而降低，而L*（亮度）值增加。隨著菊粉水平的增加，白色指數(shù)增加，黃色指數(shù)降低，但添加菊粉和對照奶酪之間沒有顯著差異（P＞0.05）。菊粉，由于其顆粒性質(zhì)，也可以作為光散射中心，增加干酪的不透明性，在改善低脂干酪的色澤起到很大作用[20]。Melilli等[21]在評估Fiordlatte奶酪中添加2種不同類型的菊粉對產(chǎn)品質(zhì)量的影響時發(fā)現(xiàn)，就色度值而言，在冷藏保存中添加和不添加菊糖的干酪之間的差異不顯著（P＜0.05）。在實際生產(chǎn)過程中，干酪的色澤受加工條件、理化指標(biāo)、色素、溫度、pH、成熟時間和儲藏溫度等多種因素影響，應(yīng)合理添加菊粉。

2.4 對干酪風(fēng)味的影響

乳脂肪分解產(chǎn)生的脂肪酸是影響干酪風(fēng)味最主要的因素。干酪的脂肪在熟化過程中被脂肪酶水解成游離脂肪酸，代謝生成風(fēng)味化合物，如甲基酮類、酯類、醛類和內(nèi)酯等[22]。因此，脂肪含量的減少必然導(dǎo)致干酪風(fēng)味的部分缺失。Giri等[23]將不同水平（0，4%，6%和8%）的菊粉添加到再制干酪醬中，菊粉的添加降低干酪醬中總飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的含量，降低不飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的含量；然而，與對照組相比，多不飽和脂肪酸增加。原因可能是厭氧條件下，亞油酸的異構(gòu)體可以在加熱過程中通過烯油酸的自動氧化生成共軛亞油酸。在再制干酪醬中，隨著菊粉添加量從0%增加到8%，風(fēng)味評分從41.5分到40.7分，然而這種減少并不顯著（P＜0.05）。較高水平的菊粉添加量成比例地減少天然干酪的數(shù)量，導(dǎo)致典型干酪風(fēng)味的減少。菊粉的蔗糖甜度約10%，評定小組可能喜歡這種帶有甜味的干酪醬。Khalaf[24]以1%，2%和3%的菊粉作為添加劑制成Cottage干酪，在貯藏期間，隨著菊粉含量的增加，乙醛含量降低，這導(dǎo)致感官特性的味覺評分降低。與2%和3%這2組相比，1%的口感比較好。總體來說，菊粉在貯藏期間降低干酪的味道和香氣。Borges等[25]在研究中發(fā)現(xiàn)，菊粉的添加能夠改善干酪的質(zhì)構(gòu)，低濃度的菊粉不會影響干酪的感官評價。菊粉可以在不影響產(chǎn)品普遍接受的情況下使用。此外，添加到產(chǎn)品中的菊粉對于營養(yǎng)有積極作用。低脂干酪風(fēng)味的缺失與失衡除了與乳脂肪相關(guān)以外，還與蛋白質(zhì)、水分、發(fā)酵劑、pH、鹽含量、干酪中的酶和制作干酪工藝參數(shù)及其儲藏條件有關(guān)。

2.5 對干酪功能特性的影響

伴隨著食品工業(yè)的發(fā)展，烘焙行業(yè)有了巨大發(fā)展。Mozzarella干酪的加熱融化性和拉絲性使其在烘焙行業(yè)中廣泛應(yīng)用。隨著生活水平的提高，越來越多的消費者開始關(guān)心飲食的健康，越來越多的低脂或無脂食品在消費者中受到歡迎。相關(guān)研究表明，當(dāng)Mozzarella干酪的脂肪含量降低后，酪蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密，減弱蛋白酶的作用，導(dǎo)致干酪在貯藏過程中水解度降低，干酪質(zhì)地變硬，對干酪的功能性（融化、拉絲等）有不利的影響[26]。由于脂肪對干酪的風(fēng)味、口感、質(zhì)地、功能性的至關(guān)重要，降低脂肪含量的同時，添加一些能夠給予干酪具有脂肪性質(zhì)的脂肪替代物，保證其加工特性不受影響。Bi等[27]研究發(fā)現(xiàn)分別添加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，與對照相比，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，并且優(yōu)選的替代品是菊粉。Moghiseh等[28]得到同樣的結(jié)果，隨著菊粉含量的增加，Mozzarella蛋白質(zhì)和水分增加、融化性降低。不同的脂肪替代物對Mozzarella干酪的功能特性有不同的影響麥芽糖醇提高低脂Mozzarella干酪的拉絲性，但降低油脂析出性，而卵磷脂則表現(xiàn)相反[29]?？茖W(xué)合理使用脂肪替代物在低脂干酪中表現(xiàn)出的特性，提升低脂干酪的品質(zhì)，對低脂干酪創(chuàng)造出更大的發(fā)展空間。

3 結(jié)語與展望

作為全球應(yīng)用最為廣泛的膳食纖維，菊粉有很多功能屬性應(yīng)用在食品工業(yè)生產(chǎn)中。如今消費者更加注重飲食健康，對低脂和健康食品的需求提升。菊粉可作為益生元、脂肪替代物、質(zhì)構(gòu)改良劑等，用于生產(chǎn)低脂、低能量，改善腸道內(nèi)環(huán)境和預(yù)防控制慢性疾病的功能性食品。雖然國內(nèi)外近些年關(guān)于菊粉對干酪的品質(zhì)的影響方面進行研究，但是考慮到干酪生產(chǎn)的多樣性，在以下相關(guān)方面的研究仍需深入。

不同聚合度的菊粉對干酪品質(zhì)的影響。菊粉的聚合度不同，干酪中加入菊粉作為脂肪替代物、質(zhì)構(gòu)改良劑對功能特性和質(zhì)構(gòu)特性表現(xiàn)則不同。需深入研究不同聚合度菊粉對干酪的機械學(xué)特性、流變學(xué)特性和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)影響，探討不同鏈長的菊粉與干酪中應(yīng)用的優(yōu)勢和局限性。

菊粉與干酪中其他分子物質(zhì)之間的關(guān)系。菊粉對干酪品質(zhì)的研究仍聚焦于宏觀方面，如干酪質(zhì)構(gòu)色澤、微生物、口感風(fēng)味、拉伸融化等；在菊粉與其他物料配合上，如其他膳食纖維、乳化鹽、無機鹽、甜味劑、增稠劑等協(xié)同作用和效果方面研究較少。只有搞清楚這些方面理論，才能真正指導(dǎo)干酪在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

不同類型的干酪具有不同的基質(zhì)和結(jié)構(gòu)。干酪是一個復(fù)雜的體系，菊粉的加入會影響到原先干酪體系中各分子之間的相互作用，如菊粉的加入會改變干酪蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，二級甚至高級結(jié)構(gòu)、微生物生態(tài)環(huán)境，使干酪的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味發(fā)生變化、不同性質(zhì)的水分發(fā)生遷移變化等。因此在實際應(yīng)用中，應(yīng)考慮干酪的特性，菊粉自身的特性，最大程度改善低脂干酪的品質(zhì)，滿足消費者的需求。

總之，將菊粉應(yīng)用到干酪生產(chǎn)中，開發(fā)出安全、廉價，不影響營養(yǎng)的高品質(zhì)干酪，符合消費者日益增長的飲食觀念和營養(yǎng)健康的需求，推動我國低脂干酪產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。