低脂再制和模擬干酪中脂肪替代物
——麥芽糖醇的應(yīng)用研究

李紅娟 于洪梅 李洪波 于景華

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院 天津300457）

近年來，中國奶酪消費(fèi)量激增，除用于餐飲行業(yè)的原制奶酪外， 主要加工和消費(fèi)的奶酪品類是再制奶酪。 由于再制干酪的保質(zhì)期長，風(fēng)味多樣，食用方便，所以比天然干酪更易被消費(fèi)者接受。目前國內(nèi)市場上再制干酪產(chǎn)品越來越多， 消費(fèi)量越來越大。 隨著很多消費(fèi)者越來越注重食物的熱量攝入， 降低奶酪脂肪含量并保證奶酪的食用和加工品質(zhì)成為奶酪研發(fā)的熱點(diǎn)。

脂肪在食品加工中對質(zhì)地和風(fēng)味有重要作用。低脂馬蘇里拉干酪中脂肪含量的降低，導(dǎo)致干酪出現(xiàn)質(zhì)地堅(jiān)硬、顏色發(fā)白、拉絲、融化性降低及口感粗糙等品質(zhì)或加工特性問題。 低脂食品加工中通常加入脂肪替代物改善食品的理化性質(zhì)。 目前， 乳制品中常用的脂肪替代物有菊粉、 變性淀粉、低聚糖及乳清蛋白等[1-3]。奶酪是由酪蛋白聚合形成的蛋白質(zhì)聚合物， 而增塑劑通常用于降低聚合物分子交聯(lián)作用，起到改善材料性質(zhì)的功能。聚合物中增塑劑主要有3 種類型：單糖、二糖和寡糖類、多羥基醇及脂類物質(zhì)等[4]，它們可通過打斷相鄰多肽鏈間的氫鍵，提高分子鏈的運(yùn)動(dòng)性。

麥芽糖醇是一種多羥基醇， 通常作為低熱量甜味劑添加到食品中。 由于麥芽糖醇含有多個(gè)羥基，加入聚合物中能夠降低分子間的交聯(lián)，因此在食品中可作脂肪替代物。 目前有研究發(fā)現(xiàn)麥芽糖醇添加到餅干中能夠顯著降低餅干硬度， 改善其質(zhì)構(gòu)[5-6]。前期預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，麥芽糖醇在低脂干酪中能夠顯著降低干酪硬度， 改善干酪的融化性和拉絲性。 本文研究了不同添加量的麥芽糖醇作為脂肪替代物， 對再制馬蘇里拉干酪和模擬干酪理化特性及功能特性的影響； 分析麥芽糖醇對干酪化學(xué)組成、質(zhì)構(gòu)、疏水作用及微觀結(jié)構(gòu)的影響，以探究麥芽糖醇作為脂肪替代物在低脂干酪中的應(yīng)用潛力。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬蘇里拉干酪（食品級(jí)），新西蘭恒天然有限公司；麥芽糖醇，廣州然田食品添加劑有限公司；檸檬酸鈉，連云港科德化工有限公司；焦磷酸鈉，河南明瑞食品添加劑有限公司；安佳無鹽黃油（食品級(jí)），紐西蘭；凝乳酶酪蛋白（食品級(jí)），新西蘭NZMP 凝乳酶酪蛋白； 檸檬酸， 隆匯化工有限公司；戊二醛，國能化工有限公司；乙醇，鑫安化工有限公司；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉，裕達(dá)化工；氯仿，上海浩然有限公司；蒸餾水（食品級(jí)），實(shí)驗(yàn)室制備；其它試劑均為國產(chǎn)分析純級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

HWA24 型水浴鍋，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；DW-40L92 醫(yī)用低溫保存箱， 青島海爾工業(yè)園；FE20 型酸度計(jì)，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；GZX-9240MBE 電熱鼓風(fēng)干燥箱， 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；SU1510 掃描電子顯微鏡，日本日立公司；TA. XT. Plus 質(zhì)構(gòu)儀， 英國STABLE MICRO SYSTEM 公司；熒光分光光度計(jì)，日本島津公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 加入麥芽糖醇的低脂再制馬蘇里拉干酪的制備 原制馬蘇里拉干酪切成5 mm×5 mm×5 mm的奶酪丁，加入黃油后放進(jìn)干酪槽，在85 ℃水浴鍋內(nèi)融化， 加入水和乳化鹽（檸檬酸鈉、 焦磷酸鈉）， 加入麥芽糖醇和凝乳酶酪蛋白， 攪拌3～5 min， 加入檸檬酸溶液攪拌5 min 后冷卻到室溫，于4～7 ℃貯藏。

試驗(yàn)中麥芽糖醇的添加量及配方見表1。

表1 不同麥芽糖醇添加量的低脂再制馬蘇里拉干酪配方Table 1 Processed Mozzarella cheese formula with different maltitol content

1.3.2 加入麥芽糖醇的低脂模擬干酪的制備 干物質(zhì)（酪蛋白、乳化鹽）與水混合后在干酪槽中水合1 min， 加入黃油于85 ℃下攪拌融化5 min，加入檸檬酸調(diào)節(jié)pH 值，攪拌5 min 后冷卻，于4～7℃貯藏。

試驗(yàn)中麥芽糖醇的添加量及配方見表2。

表2 不同麥芽糖醇添加量的低脂模擬干酪配方Table 2 Low-fat model cheese formula with different amount of maltitol

1.3.3 干酪質(zhì)構(gòu)的測定 將干酪樣品切成高1.5 cm，直徑1 cm 的圓柱體，放在壓縮盤中間，所有樣品測試前統(tǒng)一放在4 ℃的冰箱中。

質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)定： 測試前探頭下降速度5.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測試后探頭回程速度5.0 mm/s，下壓變形40%，觸發(fā)力值20 g，探頭類型P/35。

1.3.4 干酪融化性的測定 將干酪樣品切成直徑18 mm，厚7 mm 的圓柱狀（纖維方向垂直于干酪直徑），置于預(yù)先鋪有9 cm 濾紙的培養(yǎng)皿中，室溫下放置30 min， 然后將其放入（103±2）℃的烘箱內(nèi)，加熱30 min 后取出，室溫下靜置15 min，測定融化干酪的直徑。 分別從4 個(gè)方向測定融化干酪的直徑，每個(gè)樣品做3 個(gè)平行，取平均值，表示干酪的融化性。

1.3.5 干酪拉絲性的測定 將干酪樣品切成米粒大小的塊狀顆粒，稱取8 g 均勻撒在6 cm×6 cm 的切片面包上，并在上面覆蓋等大的切片面包（建議使用柔軟的、含水量較高的切片面包，能有效預(yù)防面包烤糊）。 指腹按壓面包片，使面包和干酪盡量貼合， 置于預(yù)熱到 （200±5）℃的烤箱內(nèi)， 加熱5 min 后取出，室溫下冷卻1 min，掀起上面覆蓋的切片面包拉絲直至斷裂， 其即時(shí)高度作為干酪的拉絲性的指標(biāo)。每個(gè)樣品至少做3 個(gè)平行，取平均值。

1.3.6 干酪微觀結(jié)構(gòu)的測定 干酪樣品切成表面平整的纖薄小片，浸于2.5%戊二醛溶液，置于4℃冰箱固定3～4 h， 用pH 7.2 的磷酸鹽緩沖液清洗3 次，每次15 min。 分別用30%，50%，70%，90%，100%乙醇溶液梯度脫水，每次15 min。 用氯仿浸泡脫脂3 次，每次15～20 min，脫脂后用100%乙醇溶液清洗脫水3 次，每次15 min。樣品處理好后放入-40 ℃冰箱冷凍2 h 以上，取出，放入冷凍干燥器中冷凍干燥。 將干燥后的樣品取小塊粘在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，采用離子濺射的方法噴金，置于電鏡下掃描[7]。

1.3.7 干酪疏水作用的測定 采用熒光光譜法測定干酪的疏水作用。色氨酸作為內(nèi)源探針，將干酪裝入固體樣品池中， 激發(fā)光源與樣品檢測器在樣品一側(cè)呈45°角，將反射光、散射光和去偏光對樣品測定的影響降到最低。 激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度分別為3.0 nm 和1.5 nm，激發(fā)波長322 nm，掃描發(fā)射波長350～600 nm。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 23.0 處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 麥芽糖醇對低脂再制馬蘇里拉干酪和低脂模擬干酪的影響

質(zhì)構(gòu)是再制干酪的重要品質(zhì)特性之一， 質(zhì)構(gòu)特性直接影響再制干酪的品質(zhì)以及人們的可接受度[8]。 由表3 可知，添加麥芽糖醇的再制干酪的硬度明顯降低，咀嚼度和黏聚性均有提高，彈性和回復(fù)性同未添加麥芽糖醇的干酪相比有顯著性差異。從黏聚性、膠著度和咀嚼度等質(zhì)構(gòu)特性方面對比發(fā)現(xiàn)， 加入麥芽糖醇的再制馬蘇里拉干酪與原制干酪以及不含麥芽糖醇的再制干酪之間有顯著性差異。 綜合各指標(biāo)，麥芽糖醇添加量為1%的再制干酪在質(zhì)構(gòu)特性上有一定的優(yōu)勢。 表4 為不同麥芽糖醇添加量對低脂模擬干酪質(zhì)構(gòu)特性的影響。與表3 相比，低脂模擬干酪的質(zhì)構(gòu)特性明顯降低。與MC0相比，添加麥芽糖醇使低脂模擬干酪的硬度和膠著度降低，彈性和黏聚性略有提高。綜合來看，麥芽糖醇添加量為1%的低脂模擬干酪的質(zhì)構(gòu)特性最優(yōu)。

2.2 麥芽糖醇對低脂再制馬蘇里拉干酪和低脂模擬干酪功能特性的影響

由表5 可知，相對于原制馬蘇里拉干酪，不同添加量麥芽糖醇的低脂再制馬蘇里拉干酪的融化性明顯降低，這主要是因?yàn)槠渲竞繙p少。隨著麥芽糖醇添加量增加， 低脂再制馬蘇里拉干酪融化性逐漸提高， 說明麥芽糖醇對再制干酪的融化性起到促進(jìn)作用。研究表明，碳水化合物型脂肪替代物起到潤滑作用，使得蛋白質(zhì)鏈更易流動(dòng)，干酪的融化性也隨之增強(qiáng)[9]。低脂再制馬蘇里拉干酪的拉絲性與原制馬蘇里拉干酪有明顯差異。 麥芽糖醇添加量為1%的低脂再制馬蘇里拉干酪拉絲性效果最好，明顯高于其它干酪樣品。而麥芽糖醇添加量高于2%時(shí)，拉絲性反而降低，這主要是由于較高的麥芽糖醇添加量使得干酪中酪蛋白分子鏈的作用力減弱，分子間作用力降低，拉絲時(shí)沒有足夠的強(qiáng)度支撐。 表6 顯示麥芽糖醇對低脂模擬干酪功能特性的影響。隨著麥芽糖醇含量增加，低脂模擬干酪的融化性和拉絲性隨之增強(qiáng)。 脂肪含量以及蛋白質(zhì)基質(zhì)的剛性強(qiáng)度是影響干酪拉絲性的主要因素[10]。 麥芽糖醇添加量為1%的低脂再制馬蘇里拉干酪與低脂模擬干酪相比， 前者的拉絲性好，而后者的融化性更勝一籌。 有研究表明，干酪的融化性主要受含水率和脂肪的影響， 而低脂模擬干酪的大小和存在形式對其融化性影響更為顯著[11]。 從融化性和拉絲性可以得出，麥芽糖醇在干酪中具有良好的脂肪替代作用， 能夠顯著提高干酪的功能特性。

表3 麥芽糖醇對低脂再制馬蘇里拉干酪質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effects of maltitol on texture properties of Mozzarella cheese prepared with low-fat

表4 麥芽糖醇對低脂模擬干酪質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 4 Effects of maltitol on texture characteristics of low-fat model cheese

表5 麥芽糖醇對低脂再制馬蘇里拉干酪功能特性的影響Table 5 Effects of maltitol on functional characteristics of low-fat processed Mozzarella cheese

2.3 麥芽糖醇對低脂再制馬蘇里拉干酪和低脂模擬干酪微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖1a 可知，對照組干酪呈整齊和致密的纖維狀結(jié)構(gòu)。由圖1b 可知，相對于原制干酪，低脂再制馬蘇里拉干酪結(jié)構(gòu)致密， 脂肪和水造成的孔洞少，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不明顯。 由圖1c 可知，蛋白質(zhì)出現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，排列較為有序，蛋白鏈較為粗壯。 由圖1d-1e 可知，干酪的孔隙逐漸變大。

由圖2 可知， 加入麥芽糖醇后的低脂模擬干酪有許多小氣泡， 這可能是由于攪拌乳化過程混入空氣，成型時(shí)處理不當(dāng)留在干酪中。 如圖2b 所示，添加1%麥芽糖醇的低脂模擬干酪蛋白質(zhì)鏈結(jié)構(gòu)較為明顯，而蛋白質(zhì)間的間距較大，多為短鏈，孔隙較多。低脂模擬干酪沒有明顯的蛋白結(jié)構(gòu)，小脂肪球和氣泡穿插在蛋白質(zhì)基質(zhì)中， 很難分辨出脂肪球的痕跡。

圖1 麥芽糖醇對低脂再制馬蘇里拉干酪微觀結(jié)構(gòu)的影響（×1 000）Fig.1 Effects of maltitol on microstructure of low-fat processed Mozzarella cheese （×1 000）

圖2 麥芽糖醇對低脂模擬干酪微觀結(jié)構(gòu)的影響（×1 000）Fig.2 Effects of maltitol on microstructure of low-fat model cheese （×1 000）

2.4 麥芽糖醇對低脂再制馬蘇里拉干酪和低脂模擬干酪分子間疏水作用力的影響

由圖3 可知， 幾種干酪的峰值位置均在435 nm 處，MC0，MC1，MC2，MC3的最大熒光強(qiáng)度分別為99.3，96.9，96.6，104.2， 其中添加3%麥芽糖醇的低脂模擬干酪的最大熒光強(qiáng)度最大。 由圖4 可以 知，PC0，PC1，PC2，PC3最大熒光強(qiáng)度分別為90.2，98.8，88.7，102.1，其中添加3%麥芽糖醇的低脂模擬干酪的最大熒光強(qiáng)度最大。

干酪熒光強(qiáng)度的變化反映蛋白分子間疏水作用力的變化， 常用色氨酸的熒光光譜研究蛋白質(zhì)分子的疏水作用[12]。 在干酪中添加麥芽糖醇后，干酪的熒光強(qiáng)度隨之變化， 說明麥芽糖醇的加入能改變酪蛋白的空間結(jié)構(gòu)， 導(dǎo)致干酪蛋白質(zhì)間的疏水作用力發(fā)生變化。 加入麥芽糖醇的低脂模擬干酪的熒光強(qiáng)度遠(yuǎn)高于未添加麥芽糖醇的樣品，說明麥芽糖醇能提高蛋白質(zhì)分子間的疏水作用，使再制干酪的蛋白質(zhì)膠束結(jié)構(gòu)更加松散、柔軟，與其它分子間形成新作用力的可能性降低。

3 結(jié)論

圖3 麥芽糖醇對低脂模擬干酪熒光強(qiáng)度的影響Fig.3 Effects of maltitol on fluorescence intensity of low-fat model cheese

添加1%麥芽糖醇的低脂再制馬蘇里拉干酪，與未添加脂肪替代物的再制干酪相比，其黏聚性、融化性和拉絲性均有提高， 干酪蛋白質(zhì)間的疏水作用力增大，硬度降低，質(zhì)地更加柔軟。 添加不同量麥芽糖醇的低脂模擬干酪，其質(zhì)構(gòu)特性，如膠著度和回復(fù)性也有所改善。添加1%麥芽糖醇的低脂模擬干酪拉絲性較高，不添加或者添加量高于2%麥芽糖醇的干酪樣品拉絲性較差。 前者是由于蛋白質(zhì)連接致密，作用力較強(qiáng)所致，而后者主要是由于蛋白質(zhì)間分子作用力不夠所致， 添加麥芽糖醇能夠顯著改善低脂再制干酪及模擬干酪的質(zhì)構(gòu)特性和功能特性， 作為脂肪替代物在低脂干酪中具有良好的應(yīng)用前景。

圖4 麥芽糖醇對低脂再制馬蘇里拉干酪熒光強(qiáng)度的影響Fig.4 Effects of maltitol on fluorescence intensity of low-fat processed Mozzarella cheese

另外， 低脂再制馬蘇里拉干酪與低脂模擬干酪的主要區(qū)別在于原料中是否添加原制干酪，以及是否調(diào)酸。 不同的原料和配料對再制干酪和模擬干酪的特性有很重要的影響。 添加麥芽糖醇含量為1%的低脂再制馬蘇里拉干酪的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)比低脂模擬干酪有序，蛋白鏈更粗壯，融化性和拉絲性也更好。