李紅娟，劉婷婷，李 丹，楊 晨，李洪波，于景華*

（1 天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300457 2 妙可藍(lán)多（天津）食品科技有限公司 天津 300462）

近年來(lái)再制干酪因營(yíng)養(yǎng)豐富受到很多消費(fèi)者的喜愛(ài)，然而，其較高的鈉含量成為人們擔(dān)憂的問(wèn)題。過(guò)量鈉攝入會(huì)導(dǎo)致人體降低鈣的吸收，引起高血壓、心臟病等疾病[1]。鈉在再制干酪中的來(lái)源主要有兩部分：一是用作原料的原制干酪，原制干酪來(lái)源的鈉一般占再制干酪產(chǎn)品的28%～37%；二是再制干酪加工過(guò)程中添加的乳化鹽大多為含鈉乳化鹽，一般占再制干酪產(chǎn)品的44%～48%。乳化鹽是一種化學(xué)添加劑，具有分散和水合蛋白質(zhì)、鈣螯合和調(diào)節(jié)pH 的作用。再制干酪加工過(guò)程中，原制干酪中的副κ-酪蛋白酸鈣的穩(wěn)定體系被破壞，在乳化鹽作用下形成新的乳化穩(wěn)定體系。

美國(guó)食品藥物管理局規(guī)定低鈉干酪鈉含量應(yīng)小于280 mg/100 g，鈉含量在488～1 200 mg/100 g之間可稱為減鈉干酪[2]。目前主要有3 種降低再制干酪鈉含量的方法，一是適當(dāng)減少含鈉乳化鹽加入量；二是用鉀鹽等替代含鈉乳化鹽；三是使用功能性物質(zhì)替代含鈉乳化鹽[3-4]。減鈉方法雖然能夠替代再制干酪中的部分鈉鹽，但是會(huì)給再制干酪?guī)?lái)品質(zhì)缺陷，鈉鹽添加量減少通常會(huì)引起干酪風(fēng)味變差，苦味增加，韌性和脆度降低等負(fù)面影響。El-Bakry 等[5]研究了減少乳化鹽添加量對(duì)再制馬蘇里拉干酪功能特性及制作工藝的影響，結(jié)果顯示，乳化鹽含量降低時(shí)，干酪硬度增加，脂肪球直徑和流動(dòng)性減小，加工時(shí)間延長(zhǎng)。王慧霞等[6]研究了乳化鹽的添加量對(duì)再制干酪質(zhì)構(gòu)的影響，結(jié)果表明乳化鹽添加量較低會(huì)造成再制干酪組織狀態(tài)缺陷。如何在減少鈉鹽的情況下，控制再制干酪形成均勻的乳化體系，是制作減鈉鹽再制干酪的研究重點(diǎn)。

蛋白質(zhì)基質(zhì)的乳液體系已被用于改善風(fēng)味，保護(hù)活性成分和增加生物利用度[7-9]。乳清分離蛋白具有很好的乳化、凝膠特性，還具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和功能特性[10]。乳清蛋白凝膠通常是一種半固體材料，可用于制作新的食品或改善酸奶、奶酪等產(chǎn)品的質(zhì)地[11]。Li 等[12]研究顯示將乳清蛋白-黃油乳液凝膠顆粒添加到低脂酸奶中使樣品的質(zhì)構(gòu)特性、持水性等有明顯改善。再制干酪是由酪蛋白、乳脂肪、水分及其它小分子物質(zhì)組成的乳液凝膠體系，乳化鹽的作用主要是促進(jìn)均勻乳化體系的形成。利用乳清蛋白的乳化和凝膠特性，替代部分乳化鹽，能夠減少再制干酪中乳化鹽的添加量，制備減鈉或者低鈉再制干酪。本研究利用熱變性乳清蛋白對(duì)黃油進(jìn)行預(yù)乳化處理，形成乳清蛋白-黃油乳液凝膠（WPI-EG）后，將其用于干酪加工，對(duì)減鈉再制干酪的油析性、融化性、質(zhì)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)價(jià)熱變性乳清蛋白預(yù)乳化工藝對(duì)減鈉再制干酪品質(zhì)的影響，探究利用預(yù)乳化工藝及熱變性乳清蛋白減少再制干酪中乳化鹽的添加量。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬蘇里拉干酪，牧堡（上海）食品科技有限公司；乳清分離蛋白（WPI 9410），新西蘭恒天然有限公司；酪蛋白，北京銀河路經(jīng)貿(mào)有限公司；黃油，內(nèi)蒙古華琳乳業(yè)有限公司；磷酸三鈣、檸檬酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉，深圳市星牧生物工程有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro Systems；掃描電子顯微鏡，日本日立公司；激光掃描共聚焦顯微鏡，德國(guó)萊卡儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)，上海標(biāo)本模型廠；真空均質(zhì)乳化機(jī)，無(wú)錫意凱自動(dòng)化技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 乳清蛋白-黃油乳液凝膠（WPI-EG）的制備 取適量蒸餾水將WPI 粉末溶解，在9 000 r/min條件下均質(zhì)3 min 得到WPI 分散液，于55 ℃水浴鍋中水合1 h，然后90 ℃變性20 min。取出后加入熱的黃油，10 000 r/min 均質(zhì)3 min。冷卻至室溫后用檸檬酸溶液調(diào)pH 值至6.0，9 000 r/min 均質(zhì)3 min，最終得到乳清蛋白-黃油乳液凝膠[11]。

1.3.2 減鈉再制干酪的制備 將原制干酪、檸檬酸、乳清蛋白-黃油乳液凝膠、溶解好的乳化鹽、酪蛋白放進(jìn)真空均質(zhì)乳化機(jī)中，抽真空后設(shè)置轉(zhuǎn)速300 r/min 攪拌，待升溫至85 ℃保持3 min，真空恢復(fù)默認(rèn)值，取出樣品冷卻。

表1 減鈉再制干酪配方Table 1 Recipe of sodium reduced processed cheese

1.3.3 功能性測(cè)定

1.3.3.1 融化性測(cè)定 用圓柱形打孔器將樣品制作成高1.0 cm、直徑1.3 cm 的圓柱狀，放在1.5 cm 口徑的試管中并標(biāo)記干酪的初始位置，放入100 ℃干燥箱中融化1 h，取出后置室溫靜置30 min，量取干酪流動(dòng)長(zhǎng)度，取平均值得到樣品融化長(zhǎng)度值[13]。

1.3.3.2 油析性測(cè)定 將樣品切成直徑為1.0 cm、高1.3 cm 的圓柱狀，且纖維方向垂直于樣品圓柱體直徑，放于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中央，然后將其放入100 ℃的烘箱，加熱1 h 后取出，室溫靜置30 min，測(cè)量?jī)蓞^(qū)濾紙上4 個(gè)不同位置油析印記的直徑，計(jì)算得到各組樣品油脂析出的平均直徑。

1.3.4 再制干酪質(zhì)構(gòu)測(cè)定 質(zhì)構(gòu)測(cè)定參照Li 等[13]的方法并稍作修改。將4 ℃貯存的再制干酪制品切成1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm 的正方體，樣品纖維方向垂直于壓縮盤。設(shè)定質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)：測(cè)試前探頭下降速度4.0 mm/s，測(cè)試速度1.0 mm/s，測(cè)試后探頭回程速度1.0 mm/s，下壓變形30%，觸發(fā)力10 g，探頭類型P/36。

1.3.5 鈉含量測(cè)定 參照GB-5009.268-2016《電感耦合等離子體質(zhì)譜法》[14]測(cè)定減鈉鹽再制干酪中的鈉含量。

1.3.6 減鈉鹽再制干酪微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定

1.3.6.1 掃描電子顯微鏡 將再制干酪切成平整的纖薄小片，用戊二醛溶液固定后進(jìn)行乙醇梯度洗脫，用氯仿進(jìn)行脫脂處理，并用乙醇脫水。冷凍干燥后噴金，置于掃描電子顯微鏡下掃描觀察[15]。

1.3.6.2 激光共聚焦顯微鏡 將樣品切片，用1 mg/mL 快綠溶液浸泡，染色5 min，再用0.1 mg/mL尼羅紅乙醇溶液浸泡，染色5 min，沖洗后于40 倍油鏡觀察。尼羅紅與快綠的激發(fā)波長(zhǎng)分別為488 nm 與633 nm，放射波長(zhǎng)分別為500～580 nm 與650～700 nm[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 減鈉鹽再制干酪的功能特性

干酪油脂析出的主要原因是脂肪從蛋白結(jié)構(gòu)中游離析出[17]。從圖1可看出，WEC 與NEC 的油析性有顯著性差異（P＜0.05），主要是由于預(yù)乳化工藝過(guò)程中乳清蛋白將脂肪包裹形成水包油乳液凝膠，限制了脂肪流動(dòng)，因此WEC 的油析直徑較小。隨著含鈉乳化鹽添加量的減少，20%EC 和30%EC 的油析性增大，30%EC 的油析直徑為最大值（7.58 cm）。再制干酪制作過(guò)程中乳化鹽使酪蛋白中的κ-酪蛋白和疏水基團(tuán)與水相和脂肪結(jié)合，促使脂肪乳化，在乳化鹽含量減少時(shí)這一作用便會(huì)減弱[18]。30%EC 的油析性與NEC 無(wú)顯著性差異，說(shuō)明預(yù)乳化工藝可以替代30%含鈉乳化鹽。

融化性反映干酪加熱后的流動(dòng)和擴(kuò)散情況，干酪加熱融化主要是由于溫度升高引起干酪蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中氫鍵、疏水及靜電作用力降低，蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，同時(shí)干酪中固態(tài)乳脂肪融化，變?yōu)橐簯B(tài)，因此加熱后干酪內(nèi)部作用力降低，流動(dòng)性增強(qiáng)[19]。由圖1可知，WEC 的融化長(zhǎng)度最小，顯著小于NEC，表明預(yù)乳化工藝能夠增強(qiáng)干酪分子間作用力，限制再制干酪中蛋白和脂肪因加熱而引起的運(yùn)動(dòng)，從而降低干酪融化性。當(dāng)WPI-EG 替代20%、30%含鈉乳化鹽時(shí)，樣品融化性增大，可能是由于乳化鹽的減少使樣品中的乳化體系不穩(wěn)定，蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不緊密，加熱后蛋白和脂肪熱運(yùn)動(dòng)性增強(qiáng)。30%EC 的融化長(zhǎng)度比NEC 小1.2 cm，說(shuō)明WPI-EG 的加入可以改善減鈉樣品的融化性。制作WPI-EG 時(shí)，乳清蛋白加熱變性后暴露出更多的巰基等交聯(lián)位點(diǎn)，干酪樣品形成較緊密的結(jié)構(gòu)，限制了蛋白網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)及脂肪融化析出[20]。

圖1 WPI-EG 對(duì)樣品功能特性的影響Fig.1 Effect of WPI-EG on the functional characteristics of the sample

2.2 減鈉再制干酪質(zhì)構(gòu)特性

質(zhì)構(gòu)分析可用于判斷樣品的品質(zhì)，同時(shí)是判定人們對(duì)干酪接受程度的重要指標(biāo)。由表2可看出，WEC 樣品的硬度值（2 238.58 g）顯著高于NEC（1 942.78 g），表明干酪中的脂肪形態(tài)對(duì)再制干酪質(zhì)地有顯著影響。脂肪可用作干酪中的增塑劑，使干酪質(zhì)地更柔軟。預(yù)乳化工藝中WPI-EG 的形成，使得脂肪被熱變性乳清蛋白包裹，限制了脂肪的自由運(yùn)動(dòng)。在干酪加工過(guò)程中，WPI-EG 顆粒之間及WPI-EG 同酪蛋白之間會(huì)形成新的交聯(lián)位點(diǎn)，使再制干酪硬度增加[15，21]。WEC 與20%EC 樣品相比，硬度無(wú)顯著性差異（P＞0.05），而30%EC 樣品的硬度值顯著增大（P＜0.05），為2 664.81 g，說(shuō)明WPI-EG 替代部分含鈉乳化鹽時(shí)，樣品硬度值隨著WPI-EG 替代量的增加而增大。乳化鹽能使酪蛋白分子間作用力增強(qiáng)，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻，乳化鹽中的鈉離子對(duì)蛋白質(zhì)膠束起著松散、溶解等作用，當(dāng)含鈉乳化鹽減少時(shí)，蛋白膠束的松散作用減弱，干酪硬度反而增大[22]。WPI-EG 中的蛋白質(zhì)經(jīng)熱變性處理后與脂肪作用位點(diǎn)增多，使凝膠結(jié)構(gòu)更致密[20]。WPI-EG 替代部分含鈉乳化鹽后，樣品的硬度增大，表明WPI-EG 替代30%含鈉乳化鹽可得到較好的質(zhì)構(gòu)特性。

表2 WPI-EG 對(duì)減鈉鹽再制干酪質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of WPI-EG on textural characteristics of cheese prepared with reduced sodium salt

樣品的膠著度與咀嚼度變化趨勢(shì)與硬度一致，30%EC 時(shí)為最大值，分別為1 462.83 g 和1 064.70 g。含鈉乳化鹽的減少使干酪硬度增加，添加WPI-EG 使脂肪乳化且與蛋白相互作用增大，膠著度增大。咀嚼度為樣品從咀嚼到吞咽所需的功，適當(dāng)?shù)木捉蓝仍谑秤酶衫視r(shí)口感較好。乳化鹽添加量減少導(dǎo)致干酪咀嚼度減小，而30%EC 咀嚼度增大時(shí)由于預(yù)乳化工藝改善了樣品中蛋白與脂肪的作用。樣品的彈性、黏聚性和回復(fù)性均無(wú)顯著性差異。

2.3 減鈉再制干酪鈉含量

由圖2可知，WEC 與NEC 的鈉含量無(wú)顯著差異，分別為431.25 mg/100 g 和413.07 mg/100 g，說(shuō)明WPI-EG 的添加不影響鈉含量。當(dāng)WPIEG 替代不同含鈉乳化鹽時(shí)，樣品的鈉含量之間存在顯著差異，20%EC 的鈉含量為413.07 mg/100 g，30%EC 的鈉含量最低，為360.21 mg/100 g。與NEC 相比，30%EC 的油析直徑小，硬度較高，組織結(jié)構(gòu)緊密，脂肪與蛋白分布較為均勻，說(shuō)明WPIEG 替代30%含鈉乳化鹽可以達(dá)到較好的狀態(tài)。

圖2 各試驗(yàn)組樣品鈉含量Fig.2 Sodium content in each experimental group

再制干酪中乳化鹽加入量與成品里的蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)種類、鈣含量及乳化鹽種類等密切相關(guān)。蛋白質(zhì)含量越高，再制干酪需要的乳化鹽添加量越高。不同蛋白質(zhì)種類對(duì)乳化鹽添加量需求也有較大差異，酪蛋白含量越高，乳化鹽添加量越大[23]。另外，乳化鹽種類及離子交換能力強(qiáng)弱也影響其在再制干酪中的添加量[24]。本試驗(yàn)中4 個(gè)樣品蛋白含量約為19 g/100 g，脂肪含量為20 g/100 g，目前市場(chǎng)上與本產(chǎn)品蛋白、脂肪含量接近的再制奶酪中鈉含量一般為700～1 500 mg/100 g，30%EC 樣品的鈉含量為360.21 mg/100 g，且能保持樣品較好的體系狀態(tài)，表明預(yù)乳化工藝對(duì)干酪乳化體系狀態(tài)有明顯改善作用。

2.4 減鈉再制干酪的微觀結(jié)構(gòu)

再制干酪為脂肪均勻分散在酪蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的體系。圖3為樣品在1 500 倍數(shù)下掃描電子顯微鏡的觀察結(jié)果，其中孔洞為脂肪曾占據(jù)的位置?？梢钥闯?，WEC 與NEC 相比孔洞大小較為均一，且蛋白質(zhì)膠束也分布均勻，呈現(xiàn)出較好的體系狀態(tài)。而NEC 中脂肪呈現(xiàn)明顯的聚集，蛋白交聯(lián)也較為緊密，說(shuō)明WEC 經(jīng)預(yù)乳化工藝后脂肪與蛋白結(jié)合形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。乳清蛋白分子在熱變性過(guò)程中暴露出疏水基團(tuán)和巰基[25]，促進(jìn)蛋白質(zhì)聚集，使再制干酪中的酪蛋白與熱變性乳清蛋白進(jìn)一步結(jié)合。這說(shuō)明經(jīng)預(yù)乳化工藝后再制干酪的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更加緊密[26]。當(dāng)WPI-EG 替代部分含鈉乳化鹽時(shí)，20%EC 蛋白質(zhì)發(fā)生比較明顯的聚集，30%EC 脂肪分布相對(duì)于WEC 較不均勻，說(shuō)明含鈉乳化鹽的減少對(duì)樣品結(jié)構(gòu)有顯著影響。20%EC 和30%EC 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整體上比NEC 均勻，表明使用預(yù)乳化工藝替代30%含鈉乳化鹽仍能使樣品保持較良好的結(jié)構(gòu)體系。

圖3 減鈉鹽再制干酪制品掃描電子顯微鏡結(jié)果（放大倍數(shù)1 500×）Fig.3 Scanning electron microscope results of cheese products made from reduced sodium salt（Magnification 1 500×）

2.5 激光共聚焦掃描顯微鏡

圖4為不同減鈉再制干酪的激光共聚焦掃描結(jié)果，圖中綠色為脂肪，紅色為蛋白質(zhì)，該結(jié)果反映樣品融化性和油脂析出情況。NEC 中的脂肪聚集明顯，且分布不均勻，說(shuō)明乳化鹽添加量的減少導(dǎo)致蛋白與脂肪作用減弱。而WEC 中的脂肪球顆粒較小，均勻地鑲嵌在蛋白質(zhì)基質(zhì)中，蛋白質(zhì)基質(zhì)也分布均勻，與NEC 形成鮮明對(duì)比，表明含鈉乳化鹽添加量減少時(shí)，采用預(yù)乳化工藝制備WPIEG 能夠改善蛋白和脂肪的分布狀況。WPI-EG 中的乳脂肪全部以乳化形式用于再制干酪的加工，使樣品中脂肪的分布更加均勻，改善了因乳化鹽減少而引起的乳化效果降低。當(dāng)WPI-EG 替代20%含鈉乳化鹽時(shí)，樣品出現(xiàn)脂肪聚集現(xiàn)象，30%EC 也出現(xiàn)一定脂肪聚集現(xiàn)象，而其脂肪分布相較于NEC 樣品更加均勻，表明通過(guò)預(yù)乳化工藝形成的WPI-EG 對(duì)樣品的蛋白與脂肪結(jié)合和分布狀況有顯著改善作用。

圖4 減鈉再制干酪激光共聚焦掃描結(jié)果Fig.4 Laser confocal scanning results of sodium reduced processed cheese

3 結(jié)論

降低再制干酪中的鈉含量可以促進(jìn)干酪產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其針對(duì)幼兒及兒童的再制干酪產(chǎn)品，降低鈉鹽含量極為必要。本研究證明將乳清蛋白及黃油通過(guò)預(yù)乳化加工為WPI-EG，能夠改善減鈉再制干酪的品質(zhì)。30%EC 樣品與WEC 樣品相比，硬度明顯增大，鈉含量顯著降低，微觀結(jié)構(gòu)顯示脂肪與蛋白分布相對(duì)于未乳化干酪結(jié)構(gòu)有明顯改善。以上結(jié)果表明，在生產(chǎn)減鈉再制干酪時(shí)，以熱變性乳清蛋白為天然乳化劑進(jìn)行預(yù)乳化替代20%或30%含鈉乳化鹽，能夠保持產(chǎn)品品質(zhì)，對(duì)減鈉再制干酪的生產(chǎn)具有實(shí)際意義。