健康和功能性奶酪類似物的研究進展

邊燕飛，閆清泉，崔利敏，李志國，李玲玉，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）

奶酪是乳或乳制品中的蛋白質(zhì)在凝乳酶或其他適當(dāng)凝乳劑的作用下凝固或部分凝固后，添加或不添加發(fā)酵菌種、食用鹽、食品添加劑、食品營養(yǎng)強化劑，排出或不排出乳清，經(jīng)發(fā)酵或不發(fā)酵等工序制得的固態(tài)或半固態(tài)產(chǎn)品[1]。奶酪富含蛋白質(zhì)、脂肪酸、鈣和維生素等營養(yǎng)成分，且含有活性乳酸菌，具有豐富的營養(yǎng)價值和生理功效。然而，由于奶酪價格昂貴以及生產(chǎn)工藝復(fù)雜，越來越多的研究開始尋找奶酪中蛋白質(zhì)和脂肪的替代品，這些蛋白質(zhì)和脂肪替代品在奶酪中具有相同的功能特征和感官屬性。目前奶酪類似物利用植物基物質(zhì)，如淀粉和植物油來代替?zhèn)鹘y(tǒng)奶酪中的蛋白質(zhì)和乳脂肪。此外，奶酪類似物還添加了不同的添加劑，在生產(chǎn)過程中無需成熟，因此降低了產(chǎn)品的成本。

奶酪類似物的主要成分是水、油脂和蛋白質(zhì)，其他成分還包括乳化鹽、膠體、防腐劑、酸化劑和調(diào)味劑。所有配料在加熱或機械處理下充分混合，從而形成水包油的奶酪狀物質(zhì)。這些不同成分的選擇使奶酪類似物在質(zhì)地、風(fēng)味或其他特定的益生方面具有多樣性。文章對不同類型的奶酪類似物，以及各種成分對奶酪類似物營養(yǎng)、感官和功能特性的影響進行綜述，為奶酪多樣性的開發(fā)提供理論參考。

1 乳制品奶酪類似物

1.1 乳清蛋白奶酪類似物

酪蛋白本質(zhì)上是兩親性的，因此在加工過程中可以充當(dāng)游離脂肪的有效乳化劑。然而，乳清蛋白無法有效地粘附在水和脂肪表面，因此需要添加額外的乳化鹽。微粒化乳清蛋白是一種膠體顆粒，可以提高食品的營養(yǎng)價值，保持或改善消費者的感官接受度，被廣泛用作低熱量乳制品的脂肪替代物。2020年，Sánchez-Obando等[2]利用優(yōu)化后的微?；榍宓鞍滋娲椭鹗磕汤业闹?，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著微?；榍宓鞍诐舛鹊脑黾?，產(chǎn)品的硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性均無顯著性差異，但其黏度顯著增加，這是由于微?；榍宓鞍缀写罅康摩?乳球蛋白，β-乳球蛋白與酪蛋白和其他乳清蛋白發(fā)生交換反應(yīng)，從而導(dǎo)致凝膠的黏度增加。當(dāng)奶酪類似物的脂肪含量降低10%和40%時，產(chǎn)品具有與傳統(tǒng)低脂瑞士奶酪相似的黏彈性。此外，與傳統(tǒng)低脂瑞士奶酪相比，乳清蛋白奶酪類似物的顏色、風(fēng)味、質(zhì)地等感官特性無顯著差異。這些結(jié)果表明，微?；榍宓鞍子兄陂_發(fā)具有良好感官特性和營養(yǎng)價值的奶酪。

2021年，Sumarmono等[3]研究了添加濃縮乳清蛋白、乳化劑T80和S80對切達(dá)奶酪的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)濃縮乳清蛋白添加量為30%，乳化劑T80添加量為1%時，乳清蛋白奶酪類似物的水分含量為59.24%，產(chǎn)率達(dá)到63.23%，產(chǎn)品具有輕微的奶酪乳香味，感官品質(zhì)類似于傳統(tǒng)的切達(dá)奶酪。So?owiej等[4]研究聚合乳清蛋白作為乳化鹽替代品對酸性酪蛋白再制奶酪質(zhì)地、流變學(xué)和融化性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚合乳清蛋白能夠增加產(chǎn)品黏度，但是隨著聚合乳清蛋白濃度的增加，產(chǎn)品的硬度和膠著性呈下降趨勢；此外聚合乳清蛋白能夠提高再制奶酪的涂抹性。因此，添加乳清蛋白可能是生產(chǎn)乳制品奶酪類似物的前瞻性方法。

1.2 酪蛋白奶酪類似物

酪蛋白奶酪類似物中蛋白質(zhì)的主要來源是酸性酪蛋白、凝乳酶酪蛋白、Ca-，Na-的酪蛋白酸鹽或其混合物。2019年，Dharaiya等[5]分別使用酸性酪蛋白、凝乳酶酪蛋白及其混合物制備馬蘇里拉奶酪類似物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與天然馬蘇里拉奶酪相比，奶酪類似物在儲存期間（＜28 d）的可碎性、融化性、拉伸性和析油性等功能特性更好。2016年，Hakim等[6]通過不同濃度的氯化鈣（0.025%，0.050%和0.075%）和pH（4.2，4.6和5.0）處理得到合適的改性酪蛋白，使用5種比例的改性酪蛋白與菊粉（50∶50，60∶40，70∶30和80∶20）來生產(chǎn)馬蘇里拉奶酪類似物。結(jié)果表明，0.025% CaCl和pH 4.6的組合能夠獲得產(chǎn)品所需的流變特性，而且改性酪蛋白和菊粉的比例越低，馬蘇里拉奶酪類似物的感官特性越好。在再制奶酪類似物中用酸性酪蛋白代替脂肪能夠降低產(chǎn)品的硬度、黏性和黏度，但增加了融化性和內(nèi)聚性，酸性酪蛋白和無水奶油的比例對奶酪的黏度和流動性有顯著影響。

2 部分乳制品奶酪類似物

2.1 植物油作為乳脂肪替代品

奶酪類似物的脂肪含量通常為23%～28%，對最終產(chǎn)品的風(fēng)味和質(zhì)地至關(guān)重要。在基于乳制品的奶酪類似物中，無水奶油、黃油或稀奶油是脂肪的主要來源。相反，在部分乳制品奶酪類似物中，脂肪來源可能是乳脂肪以及添加的植物油脂，如大豆油、菜籽油和棕櫚油等。2020年，Myhan等[7]利用棕櫚油代替乳脂來制備埃德姆奶酪類似物，根據(jù)應(yīng)力松弛測試的結(jié)果，比較了16周成熟期的傳統(tǒng)埃德姆奶酪及其類似物的流變特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用棕櫚油代替乳脂不會影響埃德姆奶酪及其類似物的流變特性。2016年，Shabani等[8]用葵花籽油代替乳脂生產(chǎn)白奶酪類似物，并在不同的溫度和時間下進行烹飪，以硬度、黏性、融化性和析油性等方面指標(biāo)評估最終產(chǎn)品的適用性。研究發(fā)現(xiàn)，用葵花籽油替代部分乳脂會增加奶酪類似物的黏性、析油性和涂抹性，同時降低產(chǎn)品的硬度。2020年，Abdel-Ghany等[9]用米糠油和棕櫚油等植物油代替乳脂肪，從而生產(chǎn)奶酪類似物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由米糠油制備的奶酪類似物在5 ℃和25 ℃條件下儲存3個月，其酸值和過氧化值最高。

脂肪的類型會對奶酪類似物的品質(zhì)產(chǎn)生影響，與傳統(tǒng)奶酪相比，用大豆油制成的奶酪類似物融化性、涂抹性較低，硬度、彈性和黏性模量較高。盡管無法模仿傳統(tǒng)奶酪的風(fēng)味，但由大豆油制成的奶酪類似物仍具有良好的感官接受度。因此，植物油可以代替乳脂生產(chǎn)奶酪。

2.2 多糖作為乳脂肪替代品

菊粉、淀粉和親水膠體等多糖可以幫助降低奶酪的脂肪含量。為了彌補低脂Pasta Filata奶酪出現(xiàn)的纖維質(zhì)地和拉伸感不足，Oberg等[10]在奶酪中添加不同多糖漿料，包括玉米淀粉、糯米淀粉、木薯淀粉、聚葡萄糖、黃原膠和瓜爾膠。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，添加淀粉漿料可以使奶酪的水分含量增加1.6%，但不能有效提高產(chǎn)品的硬度；黃原膠作為脂肪替代品能夠生產(chǎn)低脂的手撕奶酪，添加1%黃原膠漿料的奶酪類似物與傳統(tǒng)馬蘇里拉奶酪具有相似的物理參數(shù)。此外，有研究為了優(yōu)化低脂切達(dá)奶酪，使用基于蛋白質(zhì)和碳水化合物的脂肪替代物生產(chǎn)奶酪，通過全因子試驗設(shè)計分析，確定黃原膠和酪蛋白酸鈉作為脂肪替代物能夠獲得質(zhì)地較好的低脂切達(dá)奶酪。Hanáková等[11]研究了不同親水膠體對再制奶酪及其類似物在冷卻過程中流變特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在冷卻期間，隨著冷卻溫度的降低，所有產(chǎn)品的彈性模量均增加。其中在6 ℃儲存7 d后，相比于λ-卡拉膠和ι-卡拉膠，添加κ-卡拉膠的再制奶酪類似物彈性模量和硬度最高，而添加刺槐豆膠和阿拉伯膠的奶酪類似物，沒有形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)品的彈性模量和硬度非常低。

菊粉不會被胃分泌物水解，是良好的益生元，菊粉與發(fā)酵劑的結(jié)合能夠促進功能性奶酪類似物的開發(fā)。2016年，Abd-Rabou等[12]通過添加兩種不同的發(fā)酵劑和2%菊粉制備了低脂和低鹽的合生元奶酪，與益生菌奶酪相比，合生元奶酪具有更濃厚的奶油風(fēng)味。此外，菊粉還能促進發(fā)酵劑的蛋白水解，使產(chǎn)品具有更好的彈性和更低的黏性。

2020年，Butt等[13]利用預(yù)糊化淀粉（天然和變性）替代部分蛋白質(zhì)和脂肪生產(chǎn)馬蘇里拉奶酪類似物，與傳統(tǒng)馬蘇里拉奶酪相比，奶酪類似物的黏性更高，并且具有良好的融化性。總之，在馬蘇里拉奶酪中，預(yù)糊化淀粉可以同時替代15%酪蛋白和10%脂肪。So?owiej等[14]研究了pH對再制奶酪類似物質(zhì)地、流變性和融化性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著淀粉含量的增加，產(chǎn)品的硬度、黏性、內(nèi)聚性也逐漸增加。在較高的pH（6.0～7.0）下，產(chǎn)品的黏性更高。在較低的pH（4.5～5.5）下，產(chǎn)品的彈性更高。在pH 5.0～7.0條件下，再制奶酪類似物具有良好的融化性。因此，再制奶酪類似物的質(zhì)地和融化性高度依賴于pH。

3 植物性奶酪類似物

奶酪類似物也可以完全使用植物基物質(zhì)代替乳制品中的蛋白質(zhì)和脂肪成分，其中大豆是植物性奶酪類似物中最常用的植物蛋白，然而大豆在加工過程中所產(chǎn)生的豆腥味嚴(yán)重影響其在奶酪類似物中的開發(fā)和利用。2019年，Aini等[15]使用玉米提取物和木瓜蛋白酶制備涂抹奶酪類似物，得到了較好的理化和感官特性，但生產(chǎn)的奶酪類似物產(chǎn)量低。2020年，為了使用玉米提取物生產(chǎn)低脂奶酪，并且提高奶酪的產(chǎn)量，Aini等[16]使用木瓜蛋白酶和檸檬酸并添加麥芽糖糊精以增加產(chǎn)品的干物質(zhì)含量和產(chǎn)量，研究采用了中心復(fù)合試驗設(shè)計的響應(yīng)面方法，具有3個變量因素，分別是檸檬酸（0.12%，0.16%和0.20%）、木瓜蛋白酶（0.026%，0.030%和0.034%）和麥芽糖糊精（10%，15%和20%）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)最佳的玉米提取物奶酪類似物配方為0.20%檸檬酸、0.026%木瓜蛋白酶和20%麥芽糖糊精，產(chǎn)品的水分含量為61.59%，得率為17.512%。玉米提取物制得的奶酪類似物顏色呈黃白色，具有獨特的奶酪香氣，質(zhì)地柔軟，易于涂抹，具有與傳統(tǒng)奶酪相似的理化性質(zhì)和感官特征，因此玉米具有成為低脂奶酪類似物原料的潛力。2020年，Mattice等[17]使用0～30%的玉米蛋白開發(fā)了植物性奶酪類似物，并與麩質(zhì)和豌豆蛋白奶酪類似物進行了比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)玉米蛋白奶酪類似物的拉伸性和黏度更高，并且具有切達(dá)奶酪般的口感，這類奶酪類似物的研究能夠為低熱量和低脂肪奶酪產(chǎn)品的開發(fā)提供基礎(chǔ)。

近年來，很多研究致力于使用水果和蔬菜物質(zhì)生產(chǎn)甜味再制奶酪醬。Mohamed等[18]用不同比例的胡蘿卜醬（5%，10%和15%）和15%的糖制備胡蘿卜奶酪類似物，與對照組相比，胡蘿卜醬奶酪類似物的維生素A、類胡蘿卜素、酚類化合物、抗氧化物活性和鈉鉀比含量較高。Ahmed[19]開發(fā)了一種由20%鷹嘴豆制備的可涂抹再制奶酪類似物，其中蛋白質(zhì)功效比值、生物學(xué)價值和蛋白質(zhì)凈利用率比對照組高20%，而且再制奶酪類似物的精氨酸、組氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸含量均增加，該配方設(shè)計能夠為學(xué)齡前兒童以及學(xué)齡兒童提供充足的必需氨基酸。

2017年，Kassem等[20]使用3種不同比例的南瓜醬（5%，10%和15%）制備再制奶酪醬，并與對照組進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)南瓜醬制備的再制奶酪醬總固形物含量無顯著變化，但是纖維、酚類化合物和鉀含量顯著增加，鈉含量和硬度降低，而且添加10%南瓜醬制備的再制奶酪醬類似物感官接受度最高，是適合兒童和高血壓患者的新型甜味產(chǎn)品。2021年，F(xiàn)arahat等[21]在再制奶酪配方中添加10%的蔬菜混合物粉末，包括蘑菇、土豆、芹菜、南瓜和胡蘿卜等。與傳統(tǒng)再制奶酪相比，再制奶酪類似物的蛋白質(zhì)和纖維含量更高，而且消費者整體的感官評分沒有發(fā)生變化。

2019年，Oyeyinka等[22]使用不同比例的豆?jié){和腰果奶混合物生產(chǎn)奶酪類似物，用40%腰果奶生產(chǎn)的純植物性奶酪類似物具有最高的蛋白質(zhì)和灰分含量，并且脂肪含量較低。而且與對照組相比，豆?jié){和40%腰果奶混合制備的奶酪類似物顏色、風(fēng)味和整體可接受性最佳。Sharma等[23]使用花生和益生菌鼠李糖乳桿菌NCDC18制備了功能性蔬菜涂抹奶酪醬，研究發(fā)現(xiàn)益生菌菌株在37 ℃下發(fā)酵24 h，花生和水的比例為1∶6時，最適合制備奶酪，表明用花生制成的奶酪醬類似物可以作為乳制品奶酪的替代品，而且利用益生菌鼠李糖乳桿菌發(fā)酵能夠提高產(chǎn)品的功能性。2020年，?opusiewicz等[24]通過用乳酸菌、青霉菌和白地霉發(fā)酵亞麻籽油，開發(fā)了一種具有生物活性的卡門培爾奶酪類似物，產(chǎn)品具有較強的抗氧化能力和氧化穩(wěn)定性。在奶酪混合物中加入藻類生物質(zhì)，其高含量的抗氧化劑和ω-3脂肪酸能夠賦予奶酪類似物抗癌和抗病毒特性。此外，還可以添加小球藻粉，使產(chǎn)品具有更高含量的硒、鋅、鐵、鎂和鉀等微量元素，從而增強奶酪類似物的抗氧化活性。

上述研究充分展現(xiàn)了制備植物性奶酪類似物的潛力和可行性，而且植物性奶酪類似物與傳統(tǒng)奶酪在口感、質(zhì)地和感官特性方面的相似度，需要與產(chǎn)品具體的理化性質(zhì)相結(jié)合分析。

4 工藝改造奶酪類似物

由于奶酪類似物需要替代或添加各種成分，因此通常需要改變加工方法以獲得與傳統(tǒng)奶酪相似的性能。食用鹽在奶酪的風(fēng)味和質(zhì)地形成中發(fā)揮重要的作用，可以防止產(chǎn)生苦味、異味和過度酸化，很多研究通過添加增味劑和苦味阻滯劑來開發(fā)低鹽奶酪類似物。Ozturk等[25]為了降低產(chǎn)品的過度酸化，通過耦合超濾和高靜水壓技術(shù)，將超濾截留物添加到奶酪中用來緩沖凝乳，然后進行高靜水壓（500 MPa|3 min）以降低發(fā)酵劑產(chǎn)酸的速度，此外還添加了駱駝凝乳酶，以防止產(chǎn)生苦味。2016年，Pavlyuk等[26]采用冷凍和低溫干燥來破壞蛋白質(zhì)并將其水解成氨基酸，從而形成均勻的凝膠結(jié)構(gòu)并減少乳化鹽的使用。食用鹽在預(yù)防病原體生長和微生物腐敗方面具有重要作用，因此開發(fā)低鹽奶酪類似物極具挑戰(zhàn)性。2018年，Effat等[27]在低鹽奶酪類似物中添加益生菌乳桿菌和片球菌菌株，這些菌株在儲存過程中能夠抑制大腸菌群、酵母、霉菌、沙門氏菌和腸球菌等的生長，為低鹽奶酪類似物的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。

2020年，Leong等[28]利用脫脂牛奶和菜籽油生產(chǎn)切達(dá)奶酪類似物，其中菜籽油使用超聲波進行乳化，形成單乳液水包油體系（O/W）和雙乳液水包油包水體系（W/O/W）。雙乳液奶酪類似物保留了分散在脂肪相中的脫脂奶水滴，具有獨特的微觀結(jié)構(gòu)；與同等脂肪含量的傳統(tǒng)切達(dá)奶酪相比，單乳液奶酪類似物的成分和得率無明顯差異，但是黏性較高。在7個月的成熟期間，與傳統(tǒng)切達(dá)奶酪相比，雙乳液奶酪類似物產(chǎn)品質(zhì)地更硬，不易融化，含有更多的游離脂肪酸。而單乳液奶酪類似物產(chǎn)品質(zhì)地軟，更易融化?？傊?，需要更多的研究來了解不同加工技術(shù)在奶酪類似物產(chǎn)品開發(fā)中的作用。

5 3D打印奶酪類似物

可持續(xù)食品體系的最新趨勢催生了3D打印的概念。3D打印是一種新技術(shù)，通過逐層沉積打印材料來構(gòu)建產(chǎn)品所需的形狀、顏色、風(fēng)味和營養(yǎng)，具有廣泛的定制性，并且能夠?qū)庸み^程進行高度的控制。2018年，Le Tohic等[29]利用市售的再制奶酪醬作為印刷材料，使用計算機控制將奶酪通過笛卡爾坐標(biāo)空間中的3D打印機的噴嘴擠出，結(jié)果獲得的3D打印再制奶酪醬融化性增加，硬度降低。共聚焦激光掃描顯微鏡顯示出部分凝聚的脂肪球，表明剪切和凝固過程破壞了脂肪球，較大的脂肪球?qū)е庐a(chǎn)品的顏色加深，黏性降低。2021年，Shahbazi等[30]在微生物表面活性劑的存在下，使用擠出式3D打印機生產(chǎn)低脂3D打印奶酪類似物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)奶酪類似物具有更好的凍融穩(wěn)定性和更濃郁的奶油味。

6 展望

成本的降低、工藝的簡化、素食主義的概念以及植物蛋白潛在的健康益處促進奶酪類似物的市場增長，同時消費者向低脂或無膽固醇產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變使行業(yè)重新思考和開發(fā)滿足消費者喜好的產(chǎn)品。此外，水果和蔬菜混合物的添加，使產(chǎn)品含有較多的抗氧化劑、膳食纖維和植物成分，大大增加了植物性奶酪類似物的健康益處。3D打印新技術(shù)實現(xiàn)了根據(jù)個人的個性化營養(yǎng)需求構(gòu)建食品，這種具有更好功能和營養(yǎng)特性的高貨架穩(wěn)定性奶酪類似物是奶酪行業(yè)當(dāng)前的需求。

7 結(jié)語

不同類型奶酪類似物具有降低成本、簡化工藝、素食主義概念以及植物蛋白的健康益處等特性，能夠促進奶酪類似物的市場增長，豐富奶酪的多樣性，從而更好地滿足消費者需求。