3 再制奶酪特性因素與配料

CFR規(guī)定，再制奶酪的成分主要包括天然奶酪和其它成分，如乳化鹽。再制奶酪的配料主要取決于再制奶酪的類型和最終的用途。由于所選用的天然奶酪（類型和成熟時間），成本，其它成分的有效性，是否返工，這些參數(shù)每天都不相同，制造者必須改變產(chǎn)品的配料以保證每批產(chǎn)品功能特性的一致。相同的再制奶酪所使用的配料卻有所不同。再制奶酪的制作者通常會根據(jù)經(jīng)驗選擇適當?shù)呐淞匣烊胩囟ǖ呐浞街?。傳統(tǒng)的再制奶酪制作者們靠經(jīng)驗決定原料的配比。近年來，制作者們開始應(yīng)用各種計算機軟件來幫助計算最低成本配方的原料配比，只需輸入想要的再制奶酪品質(zhì)參數(shù)，即可得到以成本和原料比例作為參數(shù)的最低成本配方。例如，再制奶酪生產(chǎn)使用不同乳清和乳脂肪含量的原料（乳清粉、乳清蛋白濃縮物、乳脂肪、奶油粉等），它們的化學(xué)組成和市場價格不同，最低成本配方應(yīng)用各種可用原料的成本和化學(xué)組成數(shù)據(jù)，根據(jù)它們對總成本的影響優(yōu)選最低成本配方。目前，作者實驗室使用程序是Owl軟件公司的“TichwizardTM”（Metzger，2003；Kapoor and Metzger，2004）。

如前所述，不同的化學(xué)成分影響再制奶酪的性質(zhì)，這些指標包括脂肪含量、水分含量、pH值、總鈣含量、酪蛋白含量、乳糖含量、乳清蛋白含量等。FDA于2006年對再制奶酪、再制奶酪食品和涂抹型再制奶酪中的脂肪和水分含量作出了明確規(guī)定，由于每天制造再制奶酪所用的天然奶酪的來源和成熟期有所不同，使再制奶酪的鈣含量、pH值和酪蛋白含量也有所不同，進而使再制奶酪的功能性也有所不同。再制奶酪產(chǎn)品的品質(zhì)除了受天然奶酪的影響外，添加的乳化鹽的種類和量影響再制奶酪中鈣的存在狀態(tài)和再制奶酪pH值；其它的原料（脫脂乳粉、乳清粉、乳清蛋白濃縮物等）影響產(chǎn)品中乳清蛋白和乳糖的含量；再制奶酪化學(xué)成分的變化會對其功能性造成重大影響；再制奶酪配方中參數(shù)種類、量的重新設(shè)置同樣會影響產(chǎn)品的最終品質(zhì)。因此，控制配方參數(shù)對于保持穩(wěn)定的產(chǎn)品性質(zhì)非常重要。

3.1 總鈣含量

再制奶酪中的鈣總量不僅在加工過程中發(fā)揮重要作用，而且會影響產(chǎn)品的功能性質(zhì)。較高的鈣含量會增加再制奶酪的制造難度，需要添加乳化鹽從天然奶酪中除去鈣（Sood等，1979；Caric等，1985；Cavalier-Salou and Cheftel，1991；Zehren and Nusbaum，2000）。Cavalier-Salou和Cheftel（1991）在奶酪類似物，即酪蛋白酸鈉的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著奶酪類似物中鈣含量的增加，奶酪的硬度增加，而融化性下降。天然奶酪在引起總鈣含量變化中起主要作用?？傗}含量較高的天然奶酪制成的再制奶酪，其硬度較大且融化性較差（Olson等，1958；Zehren and Nusbaum，2000）。

3.2 pH值

再制奶酪的終pH值對其品質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)交互作用都有重要影響（Palmer and Sly，1943；Meyer，1973；Marchesseau等，1997）。不同的研究者都證明了，保證再制奶酪品質(zhì)良好的pH值范圍為5.4～5.8（Palmer and Sly，1943；Marchesseau等，1997）。根據(jù)Palmer和Sly（1943）的研究，當再制奶酪的pH值低于5.4或高于5.8時，其穩(wěn)定性下降。Marchesseau和其他人（1997）的研究檢測了不同終pH值再制奶酪的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)低pH值（pH值5.2）下，由于接近蛋白質(zhì)的等電點，再制奶酪的蛋白質(zhì)交互作用增強，更易聚合，對脂肪相的乳化作用減弱；而在較高的pH值（pH值6.1）下，再制奶酪的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)打開，乳化效果較好。pH值為5.7的再制奶酪具有均一的脂肪乳化狀態(tài)和緊密的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。所以再制奶酪的終pH值是控制其結(jié)構(gòu)和功能性的重要因素。較早的一項研究證明了再制奶酪pH值對其硬度的影響（Templeton and Sommer，1932b），在再制奶酪終pH值從5.0提高至6.2的過程中，其硬度開始一直提高，至大約pH值為5.8時達到最大硬度，之后隨著pH值的提高，硬度下降。與其相反，另有研究表明，再制奶酪pH值與其融化特性間的相關(guān)性很小（Arnott等，1957）。乳化鹽的種類和含量（見“乳化鹽”）（Gupta等，1984；Shirashoji等，2006a），以及天然奶酪的種類和成熟期（見“天然奶酪”）都對最后的再制奶酪pH值有明顯影響。

上述這些研究沒有進行多因素綜合效果的研究，也沒有強調(diào)這些因素影響了再制奶酪品質(zhì)的程度和機理。目前，作者實驗室正在研究多因素對再制奶酪品質(zhì)的綜合作用。

表4 乳化鹽的物理化學(xué)性質(zhì)及對奶酪加工的影響

3.3 乳化鹽

乳化鹽是由單價陽離子和多價陰離子組成的離子化合物，它在再制奶酪生產(chǎn)中的兩個重要作用是脫鈣，即切斷天然奶酪中的酪蛋白磷酸鈣的蛋白網(wǎng)絡(luò)和調(diào)節(jié)pH值。這兩個作用可促進天然奶酪中的酪蛋白水合，形成再制奶酪均一的乳化結(jié)構(gòu)（Ellinger，1972；Meyer，1973；Caric等，1985；Guinee等，2004；Mizuno and Lucey，2005）。CFR允許13 種乳化鹽單獨或復(fù)合用于再制奶酪生產(chǎn)（21CFR133.169 to 133.180），它們包括磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鈉、磷酸氫二鉀、六聚偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、焦磷酸四鈉、磷酸鈉鋁、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、檸檬酸鈣、 酒石酸鈉和酒石酸鉀鈉。美國奶酪加工業(yè)中最常用的乳化鹽為檸檬酸鈉和磷酸氫二鈉。在片狀再制奶酪加工中首選檸檬酸鈉，反之，長方塊狀再制奶酪及涂抹型再制奶酪則選用磷酸氫二鈉。六偏磷酸鈉有時也作為乳化鹽使用。另外，磷酸鋁鈉是近來十分流行的乳化鹽，磷酸鋁鈉在以凝乳酶酪蛋白為原料的類莫扎里拉再制奶酪制造中發(fā)揮了優(yōu)異的加工效果。表4為乳化鹽的物理化學(xué)性質(zhì)及對奶酪加工的影響。

螯合鈣離子和酪蛋白中的去除鈣離子的能力是選擇乳化鹽中最常見的問題。目前已經(jīng)建立了不同的模型體系（Cavalier-Salou and Cheftel，1991；Guinee等，2004；Mizuno and Lucey，2005），以研究乳化鹽的重要性質(zhì)以及乳化鹽種類、乳化鹽的不同添加量對再制奶酪的影響。然而，再制奶酪中對于乳化鹽與鈣和酪蛋白之間的交互作用還未得到充分的解釋。

3.4 乳糖含量

在再制奶酪制作中需要控制乳糖含量，因為在再制奶酪中，如果乳糖含量過高會導(dǎo)致乳糖結(jié)晶或者美拉德褐變。脫脂奶粉和乳清粉是再制奶酪中兩種主要成分。在再制奶酪中由于添加脫脂奶粉或乳清粉而出現(xiàn)乳糖晶體問題已有報道（Templeton and Sommer，1932a，1934；Thomas，1973；Berger等，1998）。再制奶酪中乳糖結(jié)晶取決于乳糖的最大濃度（乳糖在再制奶酪的水相中可溶解）（Templeton and Sommer，1932a；Thomas，1973）。在20 ℃時，乳糖的最大濃度為17%（Templeton and Sommer，1932a；Harper，1992），因此，要保持再制奶酪的水相中乳糖的總量低于17%，避免乳糖結(jié)晶。在制定再制奶酪的配方時，對于再制奶酪食品（44%水分產(chǎn)品）和涂抹型再制奶酪（60%水分產(chǎn)品）而言，制造者應(yīng)保證再制奶酪中的最終乳糖含量不超過7.48%。乳糖的添加及美拉德褐變會導(dǎo)致變色和異味（Thomas，1969）。Thomas（1969）指出，生產(chǎn)后的貯存溫度和時間以及再制奶酪中pH值對再制奶酪褐變均有顯著影響，建議再制奶酪的儲存溫度不高于35 ℃，時間不超過6 周。

3.5 乳清蛋白含量

乳清蛋白約占牛奶中總蛋白含量的20%（Eigel等，1984）。牛奶中約80%的乳清蛋白由β-乳球蛋白和α-乳清蛋白組成。從加工角度看，β-乳球蛋白的重要特征之一是其結(jié)構(gòu)中存在自由巰基（Wong等，1996）。乳清蛋白對熱處理非常敏感，在60～70 ℃時變性，β-乳球蛋白變性的溫度可以使自由巰基暴露出來，使之與其它β-乳球蛋白和κ-酪蛋白分子通過二硫鍵相互交聯(lián)（Sawyer等，1963；Wong等，1996）。在再制奶酪配方中使用的脫脂奶粉和乳清粉會增加再制奶酪中乳清蛋白量。由于乳清蛋白可以相互交聯(lián)，并可以在高溫下與酪蛋白交聯(lián)，所以再制奶酪中乳清蛋白較高含量不僅會影響其感官特性，而且也會導(dǎo)致最終再制奶酪硬度提高和融化性下降（Gupta and Reuter，1992；Thapa and Gupta，1992a；Ido等，1993；Abd El-Salam等，1996；Al-Khamy等，1997；Fayed and Metwally，1999；Mleko and Foegeding，2000，2001；Laye等，2004）。

脫脂乳粉及乳清、乳清粉、乳清濃縮蛋白等以乳清為基礎(chǔ)的乳原料可用于生產(chǎn)再制奶酪食品和涂抹型再制奶酪。由于再制奶酪的配方中加入這些原料有助于降低產(chǎn)品成本，所以制造者經(jīng)常在他們的產(chǎn)品中最大限度地加入脫脂乳粉和乳清類原料。這些通常用于再制奶酪生產(chǎn)的原料的添加量不會引起再制奶酪品質(zhì)的顯著變化。然而由于商業(yè)脫脂乳粉以及甜乳清粉中的乳糖含量分別約為50%和75%，脫脂乳粉和乳清濃縮蛋白中含有大量乳清蛋白，所以當使用脫脂乳粉和其它以乳清為基礎(chǔ)的原料用于再制奶酪食品和涂抹型再制奶酪的生產(chǎn)時，需要考慮這這些原料中乳糖含量和乳清蛋白含量對最終再制奶酪的影響。

3.6 返工物料

“返工”是一個專業(yè)術(shù)語，指生產(chǎn)再制奶酪時，對由于各種原因不能出售的再制奶酪重新加工利用。返工物料包括生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換時損失的再制奶酪，切片運轉(zhuǎn)時刮下的及邊緣的物料，熔融鍋、生產(chǎn)線上、料斗中和包裝機器中殘留的再制奶酪（Kalab等，1987），以及那些經(jīng)過質(zhì)檢后，由于重量、包裝不合格或有質(zhì)量缺陷等問題被拒收的奶酪（Kichline and Scharpf，1969；Zehren and Nusbaum，2000）。返工的物料被加入新加工的奶酪中混合并再制。Lauck（1972）指出，生產(chǎn)再制奶酪時產(chǎn)生返工奶酪的量占總產(chǎn)量的2%～15%。由于返工的奶酪已經(jīng)過乳化過程并含有乳化鹽，所以在新鮮奶酪中加入返工奶酪給生產(chǎn)帶來一定困難，影響再制奶酪最終的功能特性。一般而言，加入返工的奶酪會降低產(chǎn)品的融化性，使產(chǎn)品更為堅實。Kichline和Sharpf（1969）的研究表明，生產(chǎn)再制奶酪時加入少于總混合物4%的返工奶酪對產(chǎn)品質(zhì)量無任何不良影響。Kalab等（1987）發(fā)現(xiàn)，返工奶酪的類型及用量對再制奶酪食品（水分含量43%，脂肪24%，pH值為5.5～5.7，添加2.7%的檸檬酸鈉作為乳化鹽）的最終品質(zhì)有一定影響。返工奶酪的種類對再制奶酪食品表觀粘度的增長及硬度的影響為：新鮮的返工奶酪＜以前生產(chǎn)的再制奶酪切片＜以10%加入混合物的經(jīng)過熱融化的奶酪＜以20%加入混合物的經(jīng)過熱融化的奶酪。Meyer（1973）指出，使用熱融化的奶酪不能超過總混合物的1%，以避免其對再制奶酪的功能特性產(chǎn)生不利影響。在美國，收集切片生產(chǎn)線上產(chǎn)生的奶酪薄片及邊上的奶酪并立即當做“新鮮的返工奶酪”，以大約10%的比例加入混合物是普遍的做法。

3.7 天然奶酪

天然奶酪對于總鈣含量、完整酪蛋白、pH值有顯著影響，因此對于再制奶酪的最終品質(zhì)也有顯著影響。根據(jù)不同的生產(chǎn)地、可利用性、市場需求，切達、瑞士、高達以及其它不同種類的天然奶酪可用于生產(chǎn)再制奶酪（Meyer，1973）。在美國，切達奶酪是生產(chǎn)再制奶酪的主要類型。根據(jù)再制奶酪的類型，再制奶酪中天然奶酪的用量占成品51%以上甚至大于80%（FDA 2006）。主要根據(jù)類型、風(fēng)味、成熟度、硬度、質(zhì)地以及pH值來選擇用于生產(chǎn)再制奶酪的天然奶酪（Zehren and Nusbaum，2000）。再制奶酪制造者掌握了選擇適宜的未成熟和經(jīng)過成熟的天然奶酪的技術(shù)，可使再制奶酪具有理想的風(fēng)味和質(zhì)地（Meyer，1973；Thomas，1973）。天然奶酪加工中加工方法的變化，如加酶pH值、排乳清pH值、加鹽量（鹽與水分的比率）可顯著影響天然奶酪中鈣磷的狀態(tài)和含量（Dolby等，1937；Czulak等，1969；Upreti and Metzger，2006）。Metzger等（2000）發(fā)現(xiàn)，在奶酪的加工過程中，隨著加酶前添加乙酸乳中pH值降低到6.0或5.8，成品中總鈣含量與對照奶酪的pH值降低到6.5相比分別降低了11%（pH值為6.0）或23%（pH值為5.8）。Czulak等（1969）研究了切達奶酪排乳清pH值對于含鈣量和終pH值的影響，發(fā)現(xiàn)在排乳清期間，隨著凝塊pH值由6.14 降至5.75，凝塊中總鈣含量減少了27%。

天然奶酪中未水解酪蛋白含量與天然奶酪的成熟度呈負相關(guān)。隨著天然奶酪的成熟，其未水解酪蛋白含量降低（Fenelon and Guinee，2000；Garimella Purna等，2006）。研究人員報道了天然奶酪成熟度對于再制奶酪功能特性的影響（Templeton and Sommer，1930；Arnott 等，1957；Olson等，1958；Vakaleris等，1962；Piska and Stetina，2003；Garimella Purna等，2006）。這些研究結(jié)果表明，隨著用于再制奶酪生產(chǎn)的天然奶酪成熟度的增加，再制奶酪的硬度降低（Templeton and Sommer，1930；Olson等，1958；Vakaleris等，1962；Piska and ˇStˇetina，2003；Garimella Purna等，2006），融化性升高（Olson等，1958；Vakaleris等，1962；Garimella Purna等，2006）。

應(yīng)用濃縮乳生產(chǎn)天然奶酪是制造天然奶酪的趨勢之一。濃縮可以增加奶酪廠的產(chǎn)量。濃縮技術(shù)的類型及牛乳的濃縮程度影響天然奶酪的終pH值、含鈣量、蛋白質(zhì)水解度（Sutherland and Jameson，1981；Anderson等，1993；Acharya and Mistry，2004；Nair等，2004）。因此，使用濃縮乳加工的天然奶酪作為原料對于再制奶酪的功能特性也有影響（Acharya and Mistry，2005）。Acharya和Mistry（2005）發(fā)現(xiàn)，當用于生產(chǎn)切達奶酪的牛乳濃縮倍數(shù)為1.5時，使用超濾乳生產(chǎn)的切達奶酪的鈣含量增加10%，使用真空濃縮牛乳生產(chǎn)的切達奶酪的鈣含量增加了4%。當用于加工切達奶酪濃縮乳的濃縮倍數(shù)為2.0時，使用超濾乳生產(chǎn)的切達奶酪中鈣含量增加18%，使用真空濃縮乳生產(chǎn)的切達奶酪中鈣含量增加了13%。此外，他們發(fā)現(xiàn)，濃縮方法和濃縮程度對切達奶酪的水解度也有影響。因此，使用濃縮乳生產(chǎn)的天然奶酪作為再制奶酪的原料也會影響再制奶酪的功能特性。

再制奶酪的制造者有時使用冷凍天然奶酪生產(chǎn)再制奶酪（Zehren and Nusbaum，2000）。Thomas等（1980a）研究了冷凍天然奶酪對再制奶酪功能特性的影響，發(fā)現(xiàn)使用冷凍的天然奶酪加工再制奶酪與使用同種未經(jīng)過冷凍的天然奶酪生產(chǎn)的再制奶酪相比，終產(chǎn)品的堅實度增加，融化性降低。

3.8 食品膠體

美國聯(lián)邦法規(guī)允許在涂抹型再制奶酪中添加不超過終產(chǎn)品0.8%的食品膠體，包括角豆膠、刺梧桐膠、黃蓍膠、瓜爾豆膠、明膠、羥甲基纖維素鈉（纖維素膠）、角叉膠、燕麥膠、褐藻膠（海藻酸鈉）、海藻酸丙二醇酯、黃原膠的單體或組合。這些食品膠體不直接影響再制奶酪中的配方參數(shù)，然而由于涂抹型再制奶酪具有較高的水分含量（高達60%），涂抹型再制奶酪中食品膠體的主要作用是結(jié)合水，為產(chǎn)品提供適當?shù)恼扯?稠度，改善產(chǎn)品的口感。涂抹型再制奶酪配方中的食品膠體影響產(chǎn)品融化后的質(zhì)地。Zehren和 Nusbaum（2000）的研究結(jié)果表明，食品膠體的選擇取決于其不同的性質(zhì)，包括易分散性、融化性、水化作用、持水力、融化粘度、與乳蛋白和再制奶酪中其它物質(zhì)的相容性以及pH的最佳作用范圍。Phillips和 Williams（2000）的研究中提供了大量關(guān)于食品工業(yè)中不同種類食品膠的性質(zhì)和使用方法的資料，但是研究不同膠體對涂抹型再制奶酪最終品質(zhì)影響的文獻相對較少。低脂和降脂再制奶酪以及其它類再制奶酪產(chǎn)品是食品膠應(yīng)用日益增多的重要領(lǐng)域。