脂肪替代物在干酪中應(yīng)用的研究進(jìn)展

崔利敏，李彤，李玲玉，閆清泉，趙中華，宗學(xué)醒

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

近年來(lái)越來(lái)越多的研究向我們證實(shí)，高脂肪飲食更易導(dǎo)致肥胖癥的發(fā)生，而肥胖癥往往是引發(fā)冠狀動(dòng)脈疾病、結(jié)腸癌、高血壓和糖尿病等健康問(wèn)題的重要因素[1-3]。聯(lián)合國(guó)于2020年公布的《世界糧食安全和營(yíng)養(yǎng)狀況》中顯示，過(guò)去幾年中全球各區(qū)域的肥胖率都呈逐漸上升趨勢(shì)。目前全球約有5.4%的5歲以下兒童和13.1%的成年人正在遭受著肥胖癥的困擾[4]。在中國(guó)，這一數(shù)字則更加驚人。2020年國(guó)家疾病預(yù)防控制中心發(fā)布的《中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告》中披露，我國(guó)6歲以下及6~17歲兒童的肥胖率分別為19%和10.4%，成人的肥胖率更是超過(guò)半數(shù)[5]。因此，有健康意識(shí)的人群開始考慮不犧牲心理滿足感的前提下減少脂肪攝入量，這導(dǎo)致人們對(duì)低脂或無(wú)脂、味道好的乳制品的需求不斷增加。因此，食品行業(yè)開始將研究重點(diǎn)放在生產(chǎn)低脂肪或低熱量的乳制品上。然而，對(duì)于干酪而言，減少脂肪會(huì)對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味、質(zhì)地、色澤和功能特性產(chǎn)生諸多不良影響，例如風(fēng)味缺乏、產(chǎn)生苦味、質(zhì)地變硬、彈性不佳、色澤黯淡等[6-7]。

脂肪替代物是一類能夠在功能特性上全部或部分替代脂肪、能使低脂或無(wú)脂食品具有全脂食品的物理或感官特性的物質(zhì)，通常提供的能量極低[8]。脂肪替代物已經(jīng)成功且十分廣泛地應(yīng)用于酸奶、冰淇淋、佐餐醬料的開發(fā)上，能在降低脂肪含量的同時(shí)給這些產(chǎn)品帶來(lái)更好的感官體驗(yàn)。

在干酪中使用脂肪替代物以改善低脂干酪的品質(zhì)，同時(shí)使低脂干酪保持與全脂干酪相同的功能和感官特性成為了研究的熱門話題。

1 碳水化合物基的脂肪替代物

1.1 特點(diǎn)

碳水化合物基的脂肪替代物主要包含淀粉類（原淀粉、預(yù)糊化淀粉、抗性淀粉等）、膠體類（果膠、瓜爾膠、卡拉膠、黃原膠等）和纖維類（菊粉、β-葡聚糖等），這類脂肪替代物通常極少存在法規(guī)上的添加風(fēng)險(xiǎn)，價(jià)格相對(duì)較低，應(yīng)用前景較好，相關(guān)研究比較充分[9-11]。碳水化合物基的脂肪替代物大多是以果糖或葡萄糖等單糖的小分子組成的長(zhǎng)鏈物質(zhì)，具有良好的保水性能，在干酪凝乳排出乳清的過(guò)程中能夠結(jié)合更多的水分，從而賦予低脂干酪更柔軟的質(zhì)地和更潤(rùn)滑的口感。同時(shí)，長(zhǎng)鏈還有助于酪蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成，可幫助改善低脂干酪的粗糙的質(zhì)地[12]。

1.2 研究進(jìn)展

麥芽糊精是一種淀粉的精加工產(chǎn)物，常作為干燥助劑應(yīng)用于粉狀食品中[13]。Nazari等[14]使用DE值為16的麥芽糊精作為脂肪替代物制作低脂F(xiàn)eta干酪。研究發(fā)現(xiàn)，麥芽糊精的加入能夠顯著提升干酪的水分含量和碳水化合物含量，使得凝乳酶和發(fā)酵劑的活性得到提升，在干酪60 d的成熟期內(nèi)干酪的WSN/TN和NPN/TN水平較全脂干酪以及低脂干酪對(duì)照組而言有所上升。WSN/TN（水溶性氮）是主要的蛋白質(zhì)水解標(biāo)志物，包括乳清蛋白、大分子肽和中分子肽，主要由α-s1酪蛋白上的凝乳酶和β-酪蛋白的纖溶酶水解作用產(chǎn)生，發(fā)酵菌種的作用較小。NPN/TN（非蛋白氮）是一種次級(jí)蛋白水解標(biāo)志物，包括短肽、氨基酸等，主要是在發(fā)酵劑乳酸菌和非發(fā)酵劑乳酸細(xì)菌（NSLAB）的腎素、蛋白酶和肽酶的影響下，在成熟過(guò)程中有高分子量肽水解產(chǎn)生的[15-16]。NPN/TN對(duì)于干酪獨(dú)特風(fēng)味的產(chǎn)生影響更深。從流變學(xué)角度分析，加入麥芽糊精后低脂干酪的流變特性得到了很大的改善，Amitraj等[17]在研究中也觀察到相同的現(xiàn)象。隨著成熟的進(jìn)行，蛋白水解率增加，彈性降低，黏度占主導(dǎo)地位。在成熟期內(nèi)實(shí)驗(yàn)組的松弛時(shí)間與全脂干酪對(duì)照組無(wú)顯著差異。松弛時(shí)間能夠顯示了應(yīng)力松弛試驗(yàn)中的應(yīng)力降低率，能夠反映樣品的彈性。應(yīng)力降低率越低，試樣的彈性等級(jí)越高。相反，隨著應(yīng)力降低率的增加，樣品的黏膠性質(zhì)增加[18]。經(jīng)感官評(píng)價(jià)分析，在麥芽糊精添加量為0.02%時(shí)干酪感官性能達(dá)到最佳。

Monira等[19]研究了變性淀粉作為脂肪替代物對(duì)低脂Halloumi干酪的影響。研究結(jié)果表明，隨變性淀粉添加量的增加，干酪的凝乳得率和凝乳強(qiáng)度增高，凝乳時(shí)間顯著下降。較高的凝乳得率和適宜的凝乳時(shí)間是衡量干酪工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要因素。變性淀粉的加入能夠起到類似增稠劑的效果，增加連續(xù)相的黏度[20]，從而減少蛋白質(zhì)與脂肪凝聚所需的時(shí)間。添加變性淀粉后由于淀粉的高吸水能力導(dǎo)致糊化過(guò)程中更多水分被截留，凝乳時(shí)被網(wǎng)絡(luò)在酪蛋白結(jié)構(gòu)當(dāng)中。從質(zhì)構(gòu)特性上來(lái)看，隨變性淀粉添加量的增加，干酪的硬度和咀嚼性升高，彈性及內(nèi)聚性降低，導(dǎo)致這一變化的原因可能是由于淀粉顆粒與蛋白質(zhì)基質(zhì)之間產(chǎn)生了一定交聯(lián)作用，這與Trivedi等[21]的研究結(jié)果一致。感官評(píng)定結(jié)果顯示，Halloumi干酪在添加變性淀粉后外觀、口感和質(zhì)地略有改善，雖然風(fēng)味會(huì)受到一定的不利影響，但仍在可接受的范圍內(nèi)。當(dāng)變性淀粉添加量為2%時(shí)總體的感官評(píng)分較高，對(duì)低脂干酪的改善效果最好。

李紅娟等[22]研究了以菊粉作為脂肪替代物對(duì)部分脫脂Mozzarella干酪基本組分、流變學(xué)特性、黏彈性模量變化、微觀結(jié)構(gòu)等的影響。結(jié)果表明，加入2%菊粉后部分脫脂干酪的水分含量、蛋白質(zhì)含量以及pH均與對(duì)照組有顯著性差異（P＜0.05）。作為脂肪替代物的菊粉能顯著提升干酪的水分含量，同時(shí)蛋白質(zhì)含量則相對(duì)的有所降低。菊粉是一種由果糖和葡萄糖分子鏈接而成的長(zhǎng)鏈纖維，在水相中能夠形成一種微晶[23]，在相互作用形成小團(tuán)塊后能夠結(jié)合大量的水。也有一些研究表明，菊粉的加入有助于酪蛋白網(wǎng)絡(luò)的立體交聯(lián)，能夠提升低脂的凝乳得率并降低排乳清過(guò)程中蛋白質(zhì)的損失率[24]。從蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，添加菊粉后干酪的β-折疊占比降低，α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角均有所增加。β-折疊結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于蛋白質(zhì)內(nèi)部折疊區(qū)域，其含量與蛋白質(zhì)熱變性的程度有關(guān)[25]。Mozzarella干酪在加工過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷熱燙拉伸工藝，此時(shí)熱作用會(huì)導(dǎo)致酪蛋白膠束內(nèi)部疏水基團(tuán)暴露而使其表面疏水作用力增強(qiáng)。同時(shí)由于熱作用會(huì)使蛋白質(zhì)形成熱聚集體，分子間的β-折疊結(jié)構(gòu)易轉(zhuǎn)變?yōu)棣?轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)[26]。添加菊粉能夠使得減脂干酪的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，有助于改善其粗糙的口感。另外，菊粉還被視作是可溶性膳食纖維和益生元，能夠賦予減脂干酪更高的營(yíng)養(yǎng)屬性。

2 蛋白質(zhì)基的脂肪替代物

2.1 特點(diǎn)

基于蛋白質(zhì)的脂肪替代物主要包含乳蛋白類（乳清蛋白、酪蛋白等）、植物蛋白類（豌豆蛋白、小麥蛋白、大米蛋白等）、其他蛋白類（雞蛋蛋白等）等，它們能夠提供類似奶油的潤(rùn)滑口感，很少會(huì)導(dǎo)致風(fēng)味方面的缺陷，在酸奶、冰淇淋等中已得到相當(dāng)廣泛的商業(yè)化應(yīng)用[27-29]。蛋白質(zhì)基的脂肪替代物通常分子量較小，能夠其通過(guò)與酪蛋白或碳水化合物的交聯(lián)作用結(jié)合在干酪的酪蛋白基質(zhì)上[30]，利用其乳化穩(wěn)定性乳幫助干酪水——油界面的穩(wěn)定[31]。

2.2 研究進(jìn)展

Kadpe等[32]加入不同脂肪替代物（蛋白質(zhì)基脂肪替代物Simplesse?D-100和卡拉膠）生產(chǎn)低脂Quarg干酪，并與全脂干酪對(duì)照組和低脂干酪對(duì)照組相對(duì)比，研究脂肪替代物對(duì)低脂干酪的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加0.5%脂肪替代物時(shí)能夠獲得最佳的感官評(píng)定分?jǐn)?shù)。優(yōu)化后的Quarg干酪在顏色和外觀、體和質(zhì)地、鋪展性、風(fēng)味和總體可接受性方面的得分分別為8.45±0.03，8.50±0.06，8.30±0.05，8.40±0.03和8.39±0.02分。Simplesse?D-100是一種微?；瘽饪s乳清蛋白，蛋白經(jīng)微?；幚砗罅狡骄? μm左右，與脂肪球的大小類似[33]。加入蛋白質(zhì)基脂肪替代物使能低脂干酪的蛋白質(zhì)含量得到提升，同時(shí)分子量極小的蛋白夠鑲嵌在凝乳的酪蛋白網(wǎng)絡(luò)中，作為類似乳脂球的填充物使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔隙變小[34]，從而阻礙乳清的排出，截留更多水分，提升凝乳強(qiáng)度和凝乳得率。除此之外，Simplesse?D-100還糾正了低脂干酪的外觀缺陷，使其表面的光澤度提升，顏色也有所加深，并增加了類似奶油的風(fēng)味。主要原因可能是粒徑較小的蛋白質(zhì)基脂肪替代物可以作為光散射中心，從而使奶酪的不透明性增加[35]。

徐乙文等[36]研究了經(jīng)蛋白酶酶解處理的改性乳清蛋白作為脂肪替代物對(duì)低脂Mozzarella干酪的影響，并通過(guò)49 d成熟期內(nèi)干酪品質(zhì)測(cè)定確定了脂肪替代物的最適添加量。蛋白水解度測(cè)定結(jié)果顯示，隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)各組干酪的pH 4.6-SN和12% TCA-SN數(shù)值均呈上升趨勢(shì)，且隨脂肪替代物添加量的增加而增長(zhǎng)。干酪在生產(chǎn)時(shí)加入的發(fā)酵菌種和凝乳酶以及殘存在乳中的天然酶系等的綜合作用下會(huì)逐漸發(fā)生水解，水解程度對(duì)于干酪的風(fēng)味、組織狀態(tài)等有很大影響。其中，pH 4.6-SN的比例代表酪蛋白水解的廣度，主要由額外加入的凝乳酶作用產(chǎn)生[37]；12% TCA-SN用于代表酪蛋白水解的深度，主要在殘留于干酪中的凝乳酶和發(fā)酵菌種細(xì)胞中肽酶的作用下產(chǎn)生[38]。蛋白水解度的變化趨勢(shì)表明改性乳清蛋白的加入降低了干酪排乳清時(shí)的失水率，使得低脂干酪水分含量上升，蛋白水解的反應(yīng)速度提高，這有助于低脂干酪風(fēng)味的釋放。另外，蛋白水解率的提升還低脂使干酪在成熟期間的碳鍵斷裂、蛋白質(zhì)膠束結(jié)構(gòu)變?nèi)?，使得低脂干酪的硬度與彈性變化均與脂肪替代物添加量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)趨勢(shì)[39]。通過(guò)感官評(píng)定結(jié)果分析，改性乳清蛋白添加量為1.5%時(shí)低脂Mozzarella干酪的功能特性最好，此時(shí)干酪在風(fēng)味上隨與全脂對(duì)照組有一定差異，但亦可以滿足消費(fèi)者所需。

植物蛋白是許多油類作物、糧食作物的加工副產(chǎn)物，具有低敏性、來(lái)源廣泛等特點(diǎn)[40]。對(duì)植物蛋白的研究有助于提升農(nóng)作物的附加價(jià)值，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)物綜合利用的發(fā)展。Paximada等[41]研究了大米蛋白和南瓜籽蛋白及作為脂肪替代物對(duì)低脂干酪的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示，三種蛋白質(zhì)基脂肪替代物的加入都能夠顯著提高低脂干酪的凝乳得率，且凝乳得率與加入的蛋白種類無(wú)關(guān)。提升凝乳得率對(duì)于產(chǎn)品的成本至關(guān)重要。添加大米蛋白和南瓜籽蛋白能夠顯著提升低脂干酪的水分含量，這使得干酪的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變的更加柔軟和有彈性，硬度值顯著降低，緩解了低脂干酪質(zhì)地干硬的缺陷。Rinaldoni等[42]在研究過(guò)程中也觀察到了相同的現(xiàn)象。從烘焙特性上來(lái)看，兩種脂肪替代物的加入都能顯著降低低脂干酪的析油率，可能是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)大分子能起到減少脂肪和蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用的效果[43]。還有研究表明，植物蛋白的聚集體與生產(chǎn)干酪時(shí)加入的CaCl2等鹽類還存在一些相互作用，能夠促進(jìn)凝膠化過(guò)程，促進(jìn)整個(gè)體系的穩(wěn)定[44]。

3 脂基的脂肪替代物

3.1 特點(diǎn)

基于脂肪的脂肪替代物主要指經(jīng)化學(xué)修飾的脂肪酸或各類改性脂肪，例如通過(guò)改變甘油分子上的脂肪酸而改變構(gòu)型[45]。這類脂肪替代物通?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)與脂肪相近，但其酯鍵能對(duì)抗人體脂肪酶的作用，故不易消化且不參與代謝產(chǎn)生能量，或產(chǎn)生的能量極少[46]。添加脂基的脂肪替代物能夠達(dá)到在結(jié)構(gòu)和功能上模擬脂肪但不會(huì)攝入過(guò)多能量的目的。

3.2 研究進(jìn)展

Olestra?（蔗糖脂肪酸聚酯）是典型的脂基脂肪替代物之一，它是一種蔗糖六酯、七酯和八酯的混合物，是使用常見(jiàn)雙糖——蔗糖與植物油（例如大豆油、花生油）的脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)制得的。Olestra的蔗糖核心可與多達(dá)八個(gè)脂肪酸進(jìn)行酯化，故其屬于長(zhǎng)鏈脂肪酸的一種，物理特性與甘油三酯類似，但因?yàn)槠潴w積過(guò)大，不能被人體內(nèi)的脂肪酶消化，故無(wú)法被腸道吸收，也就不會(huì)貢獻(xiàn)能量[47]。Olestra?由美國(guó)寶潔公司發(fā)明，首先被應(yīng)用于薯片的煎炸介質(zhì)當(dāng)中，以降低這類食品的熱量值。但在后續(xù)的研究過(guò)程中，研究人發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期攝入這種大分子的脂肪酸可能會(huì)存在導(dǎo)致腹瀉等其他腸胃疾病的隱患[46]。Salatrim?是另一種典型的脂肪替代物。它是一種三酰甘油，由長(zhǎng)鏈脂肪酸和短鏈脂肪酸混合組成，其中短鏈脂肪酸主要是乙酸、丙酸和丁酸，長(zhǎng)鏈脂肪酸主要為硬脂酸[48]。Salatrim?與等量乳脂相比提供的熱量更少，主要是由于大量的短鏈脂肪酸與大量的長(zhǎng)鏈脂肪酸相比熱值更低，且其中含有的硬脂酸的比例很高，吸收率很低[49]。

近年來(lái)，隨著對(duì)植物基產(chǎn)品研究的興起，一些研究人員也開始研究利用植物油全部或部分替代干酪中的乳脂，以達(dá)到改善終產(chǎn)品的脂肪酸組成，調(diào)整飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸比例以使產(chǎn)品符合消費(fèi)者的健康需求[50-52]。Rehab等[53]研究了不同水平的霍霍巴油部分或全部替代乳脂對(duì)Domiati干酪在6 ℃冷藏45 d期間的營(yíng)養(yǎng)、理化和感官特性的影響?；艋舭陀椭屑s98%的成分是蠟酯（長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸和長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪醇的組合物），還含有少量的游離脂肪酸、甾醇、維生素以及少數(shù)甘油酯、黃酮類、酚類和氰化物[54]。由于其特殊的長(zhǎng)直鏈結(jié)構(gòu)，人體內(nèi)負(fù)責(zé)消化絕大部分脂類的胰脂肪酶無(wú)法將其水解，故攝入霍霍巴油后大部分熱量不會(huì)被人體吸收[55]，可以用于替換干酪中的部分乳脂以達(dá)到降低產(chǎn)品熱量的目的。試驗(yàn)結(jié)果表明，使用霍霍巴油按不同比例替換乳脂后干酪的水分、酸度等理化特性值并未發(fā)生顯著性變化，成熟期間的蛋白水解率與對(duì)照干酪?guī)缀跸嗤?，干酪的產(chǎn)率也基本一致。由于霍霍巴油中幾乎不存在短鏈脂肪酸，故干酪的總揮發(fā)性脂肪酸含量隨霍霍巴油替代比例的增加而降低。由于揮發(fā)性脂肪酸與奶酪的香氣密切相關(guān)，這表明植物油替代乳脂比例過(guò)高時(shí)可能會(huì)對(duì)干酪的風(fēng)味造成不利影響。通過(guò)對(duì)干酪進(jìn)行脂肪酸組成分析，研究人員發(fā)現(xiàn)隨霍霍巴油替代比例的上升，膽固醇、過(guò)氧化物和硫代巴比妥酸含量均逐漸下降，這顯示出霍霍巴油作為脂肪替代物在降低熱量的同時(shí)還能增加干酪的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和氧化穩(wěn)定性，這與Farag等[56]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)語(yǔ)

干酪的營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味多樣，近年來(lái)已受到越來(lái)越多國(guó)內(nèi)消費(fèi)者的喜愛(ài)。2022年9月，中國(guó)奶業(yè)協(xié)會(huì)組織制定了《奶酪創(chuàng)新發(fā)展助力奶業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升三年行動(dòng)方案（2023——2025年）》，確定了我國(guó)干酪產(chǎn)業(yè)的未來(lái)三年的發(fā)展目標(biāo)：到2025年全國(guó)奶酪產(chǎn)量達(dá)到50萬(wàn)噸，全國(guó)奶酪零售市場(chǎng)規(guī)模突破300億元[57]。干酪脂肪替代物的研究與應(yīng)用能夠降低干酪產(chǎn)品的熱量，改善低脂干酪產(chǎn)率偏低、口感粗糙、風(fēng)味不足等缺點(diǎn)，有助于提升產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有利于干酪產(chǎn)業(yè)的健康化、差異化。能夠有力促進(jìn)我國(guó)的干酪產(chǎn)業(yè)不斷健康向好發(fā)展。