益生菌干酪的研究現(xiàn)狀

王少君，張鐵華，梁海艷，馬建軍

（1.吉林大學軍需科技學院，吉林長春130062；2.山東省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所，山東濟南250100）

益生菌干酪的研究現(xiàn)狀

王少君1，張鐵華1，梁海艷1，馬建軍2，*

（1.吉林大學軍需科技學院，吉林長春130062；2.山東省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所，山東濟南250100）

干酪是保存益生菌的優(yōu)良基質。它本身具有較高的pH和脂肪含量，能有效地保護益生菌免受胃腸道中不利條件的迫害。主要介紹了干酪中主要的益生菌類型及干酪貯藏過程中蛋白質、脂肪和質構的變化情況，為益生菌干酪的開發(fā)提供參考。

益生菌，干酪，蛋白質分解，脂肪分解，質構變化

1 應用于干酪的益生菌

通常應用于干酪中的發(fā)酵劑主要有mesophilic Lactococcus和 Leuconostoc spp. 及 thermophilic Lactobacillus spp。其中Streptococcus thermophilus作為發(fā)酵劑，已經被應用于少量的研究中[7]。一些蛋白質分解能力強的菌種S.thermophilus，L.delbrueckii subsp.bulgaricus，L.acidophilus和Bifidobacterium spp能夠在產品貯藏期間保持較高的存活率和活菌數(shù)，也被廣泛地應用于干酪的制備中。表1顯示了近年來相關的益生菌及在干酪中的應用研究。Ryh?nen[8]發(fā)現(xiàn)L.acidophilus在Festivo干酪的貯藏期間可以達到6.00log（cfu/g）。Yilmaztekin[9]將L.acidophilus La-5添加到white-brined干酪中，發(fā)現(xiàn)在干酪的整個貯藏期內，La-5的菌落數(shù)仍然可以到達6.00log（cfu/g）。Lactobacillus作為輔助的發(fā)酵劑能增加Cheddar干酪的風味[10]，但是一些報道也指出乳桿菌可能會導致干酪不良的風味[11]，El Soda、Madkor[12]報道了在Cheddar干酪中添加乳酸桿菌會增加干酪的苦味，這種苦味的產生可能和乳酸桿菌特有的復雜的肽酶系統(tǒng)有關。

近年來研究主要探討的是多種益生菌的聯(lián)合應用。將不同組合的益生菌直接添加到干酪中，觀察其在干酪成熟和貯藏過程中存活率以及在此過程中干酪本身發(fā)生的物化及生化變化對干酪的風味及結構的影響。Bifidobacteria是一種應用廣泛的益生菌，它經常單獨或者和Lactobacilli聯(lián)合使用[5]，作為干酪的輔助發(fā)酵劑和嗜溫菌發(fā)酵劑一起制備干酪。Vinderola[13]將L.acidophilus和bifidobacteria組合添加到Argentinian fresco干酪中。結果發(fā)現(xiàn)L.acidophilus和bifidobacteria在干酪的整個貯藏期間仍然可以達到6.00log（cfu/g）以上。

干酪中益生菌的初始狀態(tài)（活性和物化性質）的不同，會影響干酪的物化及生化變化，從而造成干酪后期風味及質構的不同。C.V.Bergamini[14]以嗜熱鏈球菌為發(fā)酵劑，用Lactobacillus acidophilus和Lactobacillus paracasei subsp.Paracasei兩種益生菌為輔助發(fā)酵劑來制備干酪，考察了凍干粉和預活化兩種不同狀態(tài)下的益生菌，在干酪成熟期間對蛋白質分解系統(tǒng)的影響。微膠囊技術主要是一種將益生菌與外界不利環(huán)境隔離的技術，以此來最大限度地保持益生菌的數(shù)量和活力。Barbaros ?zer[15]用擠壓法和乳化法分別包埋了Bifidobacterium bifidum BB-12和Lactobacillus acidophilus LA-5兩種益生菌并添加到干酪中。結果發(fā)現(xiàn)，包埋益生菌的干酪在成熟期間，可能由于包埋的益生菌釋放在干酪中，使得干酪含有較多的乙醛、雙乙酰和中長鏈自由脂肪酸。

2 益生菌干酪在貯藏期間的變化

在成熟過程中，干酪本身會發(fā)生一系列的物理及生化變化。其中包括糖酵解，脂肪分解及蛋白質分解作用。糖類、脂肪及蛋白質等一些大分子物質在干酪的成熟及貯藏過程中會被分解成小分子物質，其中最重要的是蛋白質的分解作用[16]。干酪中蛋白質的分解主要是由原料乳中的酶類（包括原料乳中特有的酶類和添加到原料乳的凝乳酶）和微生物在生長過程中產生的酶類代謝產物發(fā)揮作用的。蛋白質的分解對于干酪特有的風味及干酪的質構都有重要的作用。干酪中的酪蛋白在酶的作用下會分解成分子質量不同的多肽，這些多肽在酶的作用下，最終會形成直接影響干酪風味的小肽和自由氨基酸。益生菌干酪具有較高的蛋白質分解能力，這就縮短了它的成熟時間。研究表明益生菌干酪和空白干酪（未加益生菌）在干酪的化學組成成分上（蛋白質、灰分、脂肪、鹽含量、乳酸的百分比等）沒有多大的區(qū)別。但是在不同的貯藏條件下，干酪的成分卻有所不同。A. Kas?mogˇlu[17]在不同的貯藏條件下（真空包裝和13%鹽水中）制備了四種Turkey white干酪。結果表明，在真空包裝和鹽水中浸泡的干酪的蛋白質、灰分、鹽含量和乳酸的百分比各不相同。

2.1 蛋白質的分解

蛋白質分解作用是干酪風味形成的最重要的途徑。短肽和自由氨基酸是干酪特殊風味形成所需的物質，而這一過程取決于蛋白質的水解程度[18]。益生菌干酪具有較強的蛋白分解能力，它能夠釋放出更多的可溶性氮（pH4.6），SN-TCA和SN-PTA?？扇苄缘c干酪的初期蛋白質分解能力有關，可溶性氮直接影響干酪的風味和結構。SN-TCA主要包括中等或小分子肽、氨基酸、含氮化合物如胺類尿素等。這類含氮化合物主要由干酪中的發(fā)酵劑和非發(fā)酵劑微生物蛋白酶分解蛋白質形成的；而SN-PTA由分子質量更小的小肽，氨基酸和較小的氮化合物，兩個堿基自由氨基酸和銨鹽。所以SN-PTA更能反映出自由氨基酸的指數(shù)[19]。L.Ong[19]為了了解Cheddar干酪的蛋白質分解模式，用SDS-PAGE分析了干酪中蛋白質的組成成分。結果發(fā)現(xiàn)，空白干酪和益生菌干酪的SDS-PAGE模式完全不同，但是益生菌干酪之間卻沒有很大的差別。益生菌干酪相對于空白干酪來說，能迅速地分解as-CN。隨著干酪成熟時間的增加，干酪中酪蛋白在酶及微生物的作用下，會分解成低分子的酪蛋白產物，這一點體現(xiàn)在圖中β-酪蛋白和β-乳球蛋白之間產物的增加。

表1 近年來相關的益生菌及在干酪中的應用研究Table 1 Various kinds of probiotics and the application in the cheese during recent years

蛋白質過度的分解就會直接增加干酪中的苦味[20]，研究發(fā)現(xiàn)干酪中苦味的形成和水溶性氮的含量之間存在著正相關性。當凝乳酶和微生物蛋白酶作用降解大分子物質，形成的小分子和中等分子的水解肽逐漸積累超過了人們口味的閾值時，就會產生苦味。其中干酪β-酪蛋白的C端193-209號殘基和αs1-酪蛋白N端的1-9殘基和干酪中的苦味直接相關。Broadbent[21]發(fā)現(xiàn)分解這些多肽可以減少Cheddar干酪中的苦味，這可能是由于益生菌產生的蛋白酶將這些苦味肽轉換成非苦味肽。干酪中鹽分和水分的百分比（S/M）或許也是影響干酪苦味的因素。當S/M>4.5%時可以阻止干酪中苦味的發(fā)展[22]。這個比例同時影響了干酪中的微生物生長所需要的自由水的含量。低比例的S/M和高水分活度可以促進微生物的生長，蛋白質和脂類的分解。微生物的過分生長和蛋白質及脂肪的過分分解就會造成干酪較差的結構，如干酪的質構（松散，柔軟）、風味（苦味），降低消費者的接受程度[23]。

2.2 脂肪的分解

在干酪的成熟期間，脂肪水解是形成干酪風味的重要生化反應之一。牛奶中的脂肪（甘油脂類）經過脂肪酶的作用，水解成游離的脂肪酸，其中短鏈和中鏈的自由脂肪酸（4~12個碳原子）是干酪風味形成的主要物質，同時它們也是其他風味化合物（酯類）的前體。脂肪分解過程發(fā)生在干酪制作和成熟的各個階段。干酪中分解脂肪的酶類主要包括牛奶中的原有的脂蛋白脂酶和微生物產生的脂肪分解酶。脂肪研究比較廣泛的主要是在一些脂肪高度分解的干酪中，如藍紋干酪和意大利硬質干酪，因為脂肪的分解是其形成特有風味的主要途徑。而在Cheddar和Gouda等一些脂肪分解不明顯的干酪中，很少研究脂肪分解對干酪風味及質構的影響[24]。

牛乳中的脂肪是個復雜的組合體。在室溫下，牛乳中的脂肪由油脂、半硬質脂肪和硬質脂肪組成，其中最重要的是甘油三酯。在脂肪酶的作用下，甘油三酯會分解成甘油二酯和游離的脂肪酸，甘油二酯在酶的作用下會繼續(xù)分解成單甘酯和游離的脂肪酸，單甘酯在酶的作用下最終會形成甘油和脂肪酸。牛乳中比較重要的脂肪主要有：丁酸（C4∶0），乙酸（C6∶0），辛酸（C8∶0），癸酸（C10∶0），十二烷酸（月桂酸）（C12∶0），十四碳酸（C14∶0），十六烷酸（C16∶0），硬脂酸（C18∶0），9-十八碳烯酸（C18∶1），9，12-十八碳二烯酸（C18∶2），和9，12，15-十八碳三烯酸（C18∶3）。表2顯示了不同的干酪中自由氨基酸的含量[24-25]。牛乳中的多不飽和脂肪酸容易被氧化，當氧化過程發(fā)生時，多不飽和脂肪酸就會被氧化為不飽和的醛類，這就產生酸敗等一些不良的氣味。但是這種情況在干酪中很少發(fā)生，因為干酪具有較低的電位電極，含有天然的抗氧化劑[24]。

乳酸菌中的脂肪酶總是優(yōu)先分解脂肪中的單甘酯，其次是甘油二酯類，最后才是甘油三酯。在分解過程中脂肪酶優(yōu)先釋放短鏈脂肪酸（C4∶0，C6∶0）。Julien Dherbecourt[26]發(fā)現(xiàn)脂肪的分解中，大約一半的游離脂肪酸，特別是短鏈脂肪酸在酪蛋白的凝乳期間會隨著乳清排出，但是甘油二酯和單甘酯會保留在凝乳中。Barbaros ?zer在包埋的益生菌干酪中的短鏈及中鏈脂肪酸（C4∶0-C12∶0）明顯高于空白干酪。

2.3 質構的變化

在干酪質構的所有參數(shù)中，硬度是其最重要的參數(shù)，因為干酪的硬度直接影響到干酪的表觀狀態(tài)。干酪在貯藏過程中，由于微生物和發(fā)酵劑的作用，干酪凝乳收縮，水分流失，干酪的結構就會變硬。Cínthia H.B[27]認為干酪結構的硬度可能與貯藏過程中蛋白質的分解和水分的含量有關。干酪中蛋白質的高度分解和較高的水分含量，都會使干酪的質地柔軟，降低干酪的硬度。蛋白質分解能力強，就會破壞干酪中蛋白質原有的網(wǎng)絡結構，釋放出小肽和自由氨基酸，在增加干酪風味的同時降低干酪的硬度。通常認為asl-酪蛋白的降解是干酪組織狀態(tài)和質地發(fā)生初始轉化的最重要反應[28]。Ahmed[29]認為較高的水分含量也會減弱蛋白質的網(wǎng)絡結構，造成干酪松脆的質地。

干酪的粘著性可能與發(fā)酵菌種的產粘特性及釋放胞外多糖的含量有關。嗜熱鏈球菌（S.thermophilus）是一種產生胞外多糖的菌種，這些胞外多糖能夠改善產品結構和流變特性，賦予產品優(yōu)良的感官特性和營養(yǎng)保健功能。產胞外多糖的菌種經常被用來作為低脂干酪的發(fā)酵劑，改善低脂干酪的質構。Zambou Ngoufack Fran?ois[30]，利用產胞外多糖的菌種Lb.plantarum 162RM制備了低脂的kareish干酪，結果發(fā)現(xiàn)擁有胞外多糖的干酪和水的結合能力強，這就使得低脂干酪的硬度降低，形成柔軟圓滑的結構，不易破碎。胞外多糖干酪同時具有較低的粘著性，凝聚力和咀嚼性，這與Ahmed N.H.[31]的觀察結果是一致的。Hassana A.N[32]分別用產胞外多糖的菌種和不產胞外多糖的菌種制備了低脂的kareish干酪。結果發(fā)現(xiàn)胞外多糖像是從蛋白質網(wǎng)絡結構中分離的細纖維，填充著干酪中大的空隙。蛋白質和胞外多糖這種相互作用可能是影響干酪質構的主要原因。

表2 不同干酪中自由氨基酸的含量（mg/kg）Table 2 Concentration of free amino acids in some selected cheese varieties（mg/kg）

3 總結

總體來說，干酪是一種能保護益生菌的優(yōu)質基質。益生菌干酪本身具有很多優(yōu)良的特點。它具有較高的蛋白質分解能力，這就縮短了干酪的成熟時間。同時酪蛋白網(wǎng)絡結構被破壞，釋放出小肽和自由氨基酸，增加干酪的風味，降低干酪的硬度，使得干酪具有較好的風味和質地。產生胞外多糖的菌種能夠賦予干酪良好的質構和感官特性。同時胞外多糖和干酪中的蛋白質之間的相互作用，可以有效地改善低脂干酪的質地結構，這對于開發(fā)低脂干酪具有重要的意義。

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Research progress in probiotics cheese

WANG Shao-jun1，ZHANG Tie-hua1，LIANG Hai-yan1，MA Jian-jun2，*
（1.College of Quartermaster Technology，Jilin University，Changchun 130062，China；2.Institute of Animal Science and Veterinary Medicine，Shandong，Academy of Agricultural Sciences，Jinan 250100，China）

Cheese is a good matrix to efficiently protect probiotics from the adverse conditions in the gastrointestinal tract，because of its higher pH，fat content and more solid consistency.The probiotics applying in the cheese and the proteolysis，lipolysis，the texture profile analysis during the storage were mainly discussed，which will be a reference for the probiotic cheese to develop.

probiotics；cheese；proteolysis；lipolysis；texture profile analysis

TS252.53

A

1002-0306（2012）07-0401-05

近年來，消費者越來越關心食品的質量安全問題。大多數(shù)消費者不僅關心食品的安全和營養(yǎng)問題，更關心食品對人體健康的有利作用。益生菌被認為是一種具有生命力的微生物，當人體中攝入積累到一定數(shù)量時，就會對人體產生有利的生理作用[1]。通常認為當益生菌在人體內的數(shù)量達到107cfu/g（cfu/mL）[2]以上時，益生菌就會粘附在人體的腸道細胞上，發(fā)揮其益生作用。益生菌對機體有著其他微生物無法比擬的生理功能。人類利用益生菌尤其是乳酸菌已經有相當長的歷史，早期人們總將益生菌發(fā)酵作為食品保藏的一種手段。乳制品及發(fā)酵乳制品如酸奶等，都是保存益生菌的優(yōu)良基質。這也是近年來發(fā)酵制品研究的重點和熱點[3]。在發(fā)酵乳制品中，干酪對于益生菌來說，不論是在體外產品的貯藏和運輸，還是在體內的代謝消化，都能很好地保護菌種，提高菌種的存活率和保持菌種較高的生物活性。這主要因為干酪本身具有較高的pH和脂肪含量，適合益生微生物的長期生存。而在腸道中干酪本身具有較高的緩沖能力，較高的脂肪和固形物含量，能夠有效地保護益生菌免受胃腸道中不利條件的迫害[4-6]。另外，干酪是一種幾乎沒有乳糖的食品，對于乳糖不耐癥的患者來說是一種理想的選擇。

2011－04－27 *通訊聯(lián)系人

王少君（1989-），女，碩士研究生，研究方向：營養(yǎng)與功能食品。

吉林省科學技術廳（20090225）；吉林大學博士基金（20080027）。