菊粉在干酪中的應用現狀及展望

吳政，閆清泉，司闊林，趙悅，邊燕飛，宗學醒

內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司（呼和浩特 011500）

干酪是一種營養豐富的乳制品，通常10 t生牛乳可以制成1 t干酪，富含蛋白質、脂肪、維生素、礦物質等營養物質，因此又稱“奶黃金”。隨著人們生活水平的不斷提高，飲食習慣的改變，越來越多消費者注重營養素攝入的益處和風險。脂肪的過多攝入會導致肥胖、高血壓、高血脂、冠心病甚至癌癥等病癥。在健康飲食中，低脂飲食是有效減少肥胖等病癥的方法之一。但是，脂肪是影響干酪的質構、風味、感官等主要因素。干酪主要是由蛋白質為基質，脂肪、水、礦物質、維生素等為填充劑網狀結構。脂肪作為填充劑，賦予了干酪柔軟的質地，滑膩的口感，干酪的理化特性重要成分，并且脂肪分解產生的脂肪酸是影響干酪風味的因素之一[1]。降低干酪中脂肪含量，會影響到干酪的質構、風味、感官和整體可接受度。為解決這一問題，相關研究建議使用膳食纖維（菊粉）為脂肪代替物[2-3]。菊粉具有優異的加工性能、良好的理化性質、特有的益生元功效及保健作用，對于促進低脂干酪產品的開發和推廣具有重大的現實意義。

1 菊粉的理化性質及生理功能

1.1 菊粉的理化性質

菊粉，又名菊糖，是一種屬于果聚糖的可溶性膳食纖維，被廣泛用于乳制品、面制品、飲料和冰淇淋等食品工業中[4]，主要來源于大蒜、洋姜、菊苣、蘆筍等天然植物的根莖，含量在15%～20%。菊粉是一種果聚糖類植物多糖，其結構由可變數量的果糖單元構成。果糖單元通過β-(2→1)-D-果糖基-果糖鍵連接在一起。通常，它含有末端D-吡喃葡萄糖殘基，該殘基通過α-(1→2)鍵連接[5]。果糖鏈的長度各不相同，通常菊粉單體在2～60個，最多可達100個。果聚糖通常用通式GFn表示，其中G代表葡萄糖的單元，表示果糖單元，并指連接在一起形成整個碳水化合物鏈的果糖數量[6]。

1.2 菊粉的生理功能

作為益生元，菊粉可以調節腸道菌群，既能促進腸道中雙歧桿菌、乳酸菌等的生長，又能抑制沙門菌、大腸桿菌等病原菌的增殖，并且具有良好的持水性，從而可以改善腸道環境，防止便秘和腹瀉[7]。菊粉有助于降低甘油三脂及低密度脂蛋白膽固醇的濃度，起到降血脂的作用[8]。菊粉在小腸內不能被水解成單糖，體內不分解、不吸收，可作為糖尿病患者的食品。菊粉可顯著提高鈣、鐵、鎂等礦物質的吸收，還能促進B族維生素及葉酸的合成，從而提升新陳代謝功能，增強免疫力和抗病力。同時，菊粉具有清除毒素，抑制有毒發酵物，預防癌癥的功效，菊粉被人體攝入后，能夠促進雙歧桿菌的增殖，抑制腸道內有害菌的生長，減少有毒物質的產生。另外發酵代謝產生的短鏈脂肪酸，可以降低pH，抑制腐敗菌的生長[9]。

2 菊粉對干酪品質的影響

2.1 對干酪質構特性的影響

質構是評價干酪特性的重要指標，與干酪的微觀結構相關。脂肪的減少，干酪的連續性網絡結構增加，從而酪蛋白的網絡結構更加致密，使干酪的堅硬度增加[10]。國內外研究表明，菊粉的加入可以改變干酪的質構特性。陳朝暉[11]研究結果表明菊粉可以明顯改善切達干酪的質構隨著菊粉的添加量增多，切達干酪的硬度和咀嚼性顯著降低（P＜0.05），而切達干酪的黏性、黏力、彈性和膠著性則表現為先增加后減少。Junyusen等[12]發現，與低脂干酪較硬的質地相比，菊粉的添加可使低脂干酪的硬度恢復到全脂干酪的硬度，改善低脂干酪的質構特性。菊粉的強結合水能力促進干酪基質內水結合和凝膠的形成，與蛋白質聚集體絡合成為蛋白質網絡結構的一部分，降低酪蛋白間的膠束作用，改變低脂干酪的質構特性，使其與全脂干酪更加類似。羅潔等[13]發現，隨著低聚合度菊粉添加量的增加，減脂再制干酪的硬度先增加后顯著下降，菊粉添加量10%時，減脂再制干酪與全脂再制干酪硬度沒有顯著性差異（P＞0.05）。但是，高聚合度的菊粉沒有起到改善減脂再制干酪硬度的作用，原因可能是高聚合度菊粉形成微結晶，使減脂再制干酪的整體結構更加致密。

2.2 對干酪微生物的影響

干酪中微生物在生產和成熟過程中起到非常重要的作用，促進風味和質構的形成。這些微生物及其代謝產物可以增強人體免疫力，改善腸道菌群的平衡，對人體有一定保健作用。曹楠[14]在研究中發現脫脂會使干酪在貯藏期間乳酸菌數量低于全脂干酪（P＜0.05），而添加菊粉的低脂干酪乳酸菌數量高于全脂干酪（P＜0.05），可能原因是乳酸菌缺乏脂肪保護，在生產和貯藏期間大量失活，而菊粉能夠維持乳酸菌活性。Zhang等[15]的研究表明，干酪在貯藏24周后，添加菊粉的干酪中乳酸菌數量（8.03 lg CFU/g）顯著高于未添加菊粉的干酪（7.31 lg CFU/g，菊粉有利于乳酸菌的生長。這與Hegab等[16]獲得的結果一致，添加菊粉可顯著增加乳酸菌的數量。菊粉可以抑制有害細菌的生長和潛在有害代謝物的產生。發酵產生短鏈脂肪酸，降低pH，從而防止病原菌的生長。菊粉和低聚果糖改變腸道碳水化合物與蛋白質發酵的代謝平衡，減少酚類等有害副產物的產生[17]。據相關研究報道[18]，益生菌和菊粉的結合，可有效抑制大腸桿菌和腸炎鏈球菌的生長。

2.3 對干酪色澤的影響

色澤是評價干酪品質的重要因素的之一，直接影響到消費者對干酪的印象。乳脂肪球對光線的散射是引起干酪色澤的主要原因[19]。在研究再制干酪中發現，a*（紅/綠）和b*（黃/藍）值隨著菊粉添加量（0～6%）增多而降低，而L*（亮度）值增加。隨著菊粉水平的增加，白色指數增加，黃色指數降低，但添加菊粉和對照奶酪之間沒有顯著差異（P＞0.05）。菊粉，由于其顆粒性質，也可以作為光散射中心，增加干酪的不透明性，在改善低脂干酪的色澤起到很大作用[20]。Melilli等[21]在評估Fiordlatte奶酪中添加2種不同類型的菊粉對產品質量的影響時發現，就色度值而言，在冷藏保存中添加和不添加菊糖的干酪之間的差異不顯著（P＜0.05）。在實際生產過程中，干酪的色澤受加工條件、理化指標、色素、溫度、pH、成熟時間和儲藏溫度等多種因素影響，應合理添加菊粉。

2.4 對干酪風味的影響

乳脂肪分解產生的脂肪酸是影響干酪風味最主要的因素。干酪的脂肪在熟化過程中被脂肪酶水解成游離脂肪酸，代謝生成風味化合物，如甲基酮類、酯類、醛類和內酯等[22]。因此，脂肪含量的減少必然導致干酪風味的部分缺失。Giri等[23]將不同水平（0，4%，6%和8%）的菊粉添加到再制干酪醬中，菊粉的添加降低干酪醬中總飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的含量，降低不飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的含量；然而，與對照組相比，多不飽和脂肪酸增加。原因可能是厭氧條件下，亞油酸的異構體可以在加熱過程中通過烯油酸的自動氧化生成共軛亞油酸。在再制干酪醬中，隨著菊粉添加量從0%增加到8%，風味評分從41.5分到40.7分，然而這種減少并不顯著（P＜0.05）。較高水平的菊粉添加量成比例地減少天然干酪的數量，導致典型干酪風味的減少。菊粉的蔗糖甜度約10%，評定小組可能喜歡這種帶有甜味的干酪醬。Khalaf[24]以1%，2%和3%的菊粉作為添加劑制成Cottage干酪，在貯藏期間，隨著菊粉含量的增加，乙醛含量降低，這導致感官特性的味覺評分降低。與2%和3%這2組相比，1%的口感比較好?？傮w來說，菊粉在貯藏期間降低干酪的味道和香氣。Borges等[25]在研究中發現，菊粉的添加能夠改善干酪的質構，低濃度的菊粉不會影響干酪的感官評價。菊粉可以在不影響產品普遍接受的情況下使用。此外，添加到產品中的菊粉對于營養有積極作用。低脂干酪風味的缺失與失衡除了與乳脂肪相關以外，還與蛋白質、水分、發酵劑、pH、鹽含量、干酪中的酶和制作干酪工藝參數及其儲藏條件有關。

2.5 對干酪功能特性的影響

伴隨著食品工業的發展，烘焙行業有了巨大發展。Mozzarella干酪的加熱融化性和拉絲性使其在烘焙行業中廣泛應用。隨著生活水平的提高，越來越多的消費者開始關心飲食的健康，越來越多的低脂或無脂食品在消費者中受到歡迎。相關研究表明，當Mozzarella干酪的脂肪含量降低后，酪蛋白網絡結構致密，減弱蛋白酶的作用，導致干酪在貯藏過程中水解度降低，干酪質地變硬，對干酪的功能性（融化、拉絲等）有不利的影響[26]。由于脂肪對干酪的風味、口感、質地、功能性的至關重要，降低脂肪含量的同時，添加一些能夠給予干酪具有脂肪性質的脂肪替代物，保證其加工特性不受影響。Bi等[27]研究發現分別添加0，2.4%，4.8%，7.2%，9.6%和12%（W/W）的菊粉或抗性淀粉制作成Mozzarella干酪，與對照相比，融化性和拉伸能力都有下降。菊粉或抗性淀粉可用于替代干酪中7.2%的脂肪，并且優選的替代品是菊粉。Moghiseh等[28]得到同樣的結果，隨著菊粉含量的增加，Mozzarella蛋白質和水分增加、融化性降低。不同的脂肪替代物對Mozzarella干酪的功能特性有不同的影響麥芽糖醇提高低脂Mozzarella干酪的拉絲性，但降低油脂析出性，而卵磷脂則表現相反[29]?？茖W合理使用脂肪替代物在低脂干酪中表現出的特性，提升低脂干酪的品質，對低脂干酪創造出更大的發展空間。

3 結語與展望

作為全球應用最為廣泛的膳食纖維，菊粉有很多功能屬性應用在食品工業生產中。如今消費者更加注重飲食健康，對低脂和健康食品的需求提升。菊粉可作為益生元、脂肪替代物、質構改良劑等，用于生產低脂、低能量，改善腸道內環境和預防控制慢性疾病的功能性食品。雖然國內外近些年關于菊粉對干酪的品質的影響方面進行研究，但是考慮到干酪生產的多樣性，在以下相關方面的研究仍需深入。

不同聚合度的菊粉對干酪品質的影響。菊粉的聚合度不同，干酪中加入菊粉作為脂肪替代物、質構改良劑對功能特性和質構特性表現則不同。需深入研究不同聚合度菊粉對干酪的機械學特性、流變學特性和內部微觀結構影響，探討不同鏈長的菊粉與干酪中應用的優勢和局限性。

菊粉與干酪中其他分子物質之間的關系。菊粉對干酪品質的研究仍聚焦于宏觀方面，如干酪質構色澤、微生物、口感風味、拉伸融化等；在菊粉與其他物料配合上，如其他膳食纖維、乳化鹽、無機鹽、甜味劑、增稠劑等協同作用和效果方面研究較少。只有搞清楚這些方面理論，才能真正指導干酪在實際生產中的應用。

不同類型的干酪具有不同的基質和結構。干酪是一個復雜的體系，菊粉的加入會影響到原先干酪體系中各分子之間的相互作用，如菊粉的加入會改變干酪蛋白質的網絡結構，二級甚至高級結構、微生物生態環境，使干酪的質構和風味發生變化、不同性質的水分發生遷移變化等。因此在實際應用中，應考慮干酪的特性，菊粉自身的特性，最大程度改善低脂干酪的品質，滿足消費者的需求。

總之，將菊粉應用到干酪生產中，開發出安全、廉價，不影響營養的高品質干酪，符合消費者日益增長的飲食觀念和營養健康的需求，推動我國低脂干酪產業化發展。