楊 宇

（潤(rùn)盈生物工程（上海）有限公司，上海 201700）

再制干酪是以不同成熟度的天然干酪為原料，添加乳化鹽、其他乳品成分和非乳成分，經(jīng)高溫加熱和攪拌形成結(jié)構(gòu)均一并具有較長(zhǎng)貨架期的乳制品[1]，可以使用的配料包括牛乳、煉乳、脫脂乳、脫脂乳粉、乳清、脫脂干酪等，允許添加乳化劑、色素等，由于經(jīng)過加熱融化、乳化、殺菌等工序制得，因此風(fēng)味得到改善[2]。涂抹型再制干酪水分含量高于其他再制干酪，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為44%～60%，脂肪含量能夠達(dá)到20%，天然干酪含量不少于51%即可，因?yàn)樵试S添加多種配料，所以大大降低了成本，價(jià)格能夠?yàn)榇蟊娊邮躘3]。涂抹型再制干酪的感官特性、融化性、質(zhì)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)受到乳化鹽和加工參數(shù)等因素的影響。不同的融化溫度、融化時(shí)間和剪切速率使天然干酪的融化過程有所不同，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的硬度、表觀黏度和融化性等功能特性。但是，由于不同實(shí)驗(yàn)室加工條件的差異和實(shí)際生產(chǎn)條件的限制，再制干酪的融化溫度、融化時(shí)間和剪切速率等加工參數(shù)各不相同，最輕度的有效加工條件為65.5 ℃、30 s，生產(chǎn)商可以用各種型號(hào)的設(shè)備和加工條件生產(chǎn)再制干酪[4]。

本研究分析融化溫度、融化時(shí)間和剪切速率等加工參數(shù)對(duì)涂抹型再制干酪的質(zhì)構(gòu)特性、表觀黏度和融化性的影響，用快速黏度測(cè)定儀模仿斯蒂芬融化鍋制作樣品，研究加工過程中樣品表觀黏度的變化，確定加工參數(shù)與產(chǎn)品物性間的關(guān)系，為生產(chǎn)實(shí)踐提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮切達(dá)干酪、成熟8 個(gè)月的切達(dá)干酪 北京三元食品有限公司；檸檬酸三鈉 濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司；磷酸氫二鈉 天津光復(fù)試劑研究所；瓜兒豆膠 丹尼斯克（中國(guó)）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Super 3快速黏度測(cè)定儀及TCW（Thermal Cycle for Windows）配套軟件 澳大利亞Newport Scientific儀器公司；DHP-9082恒溫干燥箱 江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；TA-XT 2i質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；S-3400N掃描電子顯微鏡、E-1010離子濺射儀、ES-2030冷凍干燥儀 日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 涂抹型再制干酪加工工藝及操作要點(diǎn)

加工工藝流程：干酪預(yù)處理→按比例混合→加水、乳化鹽、穩(wěn)定劑→加熱融化、高速剪切→包裝、冷卻

操作要點(diǎn)：將所用的天然干酪切成0.5 cm3大小的方塊，備用；將原料（低成熟度干酪、高成熟度干酪質(zhì)量比1∶1）、水（56%）、檸檬酸三鈉（2%）放入實(shí)驗(yàn)容器中，保持融化溫度（分別為65、75、85、95 ℃），攪拌（攪拌速率分別為500、800、1 100、1 400 r/min），并保持一定時(shí)間（融化時(shí)間分別為2、7、12、17 min）；包裝后，冷卻至室溫，4 ℃貯藏待測(cè)。其中，分別對(duì)融化溫度、攪拌速率和融化時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.2 涂抹型再制干酪水分含量測(cè)定

采用GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》直接干燥法[5]。

1.3.3 涂抹型再制干酪融化性測(cè)定

取10 g干酪樣品，放入38 mm×200 mm的玻璃管中，4 ℃保持30 min，再將管的一端換用帶孔膠塞封住，將管水平放置10 min，取出融化管，為防止干酪繼續(xù)流動(dòng)，在室溫下保持30 min后，量取干酪流動(dòng)的長(zhǎng)度（融化距離）。

1.3.4 涂抹型再制干酪質(zhì)構(gòu)分析

利用質(zhì)構(gòu)分析儀對(duì)涂抹型再制干酪進(jìn)行質(zhì)地剖面分析測(cè)試，確定產(chǎn)品的涂抹功、硬度和黏著性等指標(biāo)。測(cè)定參數(shù)：測(cè)試前速率2 mm/s，測(cè)試速率0.5 mm/s，測(cè)試后速率2 mm/s，下壓距離10 mm，間隔時(shí)間10 s，感應(yīng)力

1.0 g，探頭型號(hào)P0.5[6]。

1.3.5 涂抹型再制干酪表觀黏度測(cè)定

快速黏度測(cè)定儀可以用于再制干酪的制備，并且表觀黏度、硬度等指標(biāo)具有良好的重復(fù)性，在加工過程中可以觀察到樣品的表觀黏度（圖1），通常在快速黏度測(cè)定儀所得圖譜中黏度最大值被稱為峰值黏度，之后的最低黏度被稱為表觀黏度[7]。

圖 1 快速黏度測(cè)試儀獲得的表觀黏度曲線Fig. 1 Apparent viscosity curve obtained by rapid visco analyzer

本研究中設(shè)定轉(zhuǎn)速為800 r/min，溫度為85 ℃，原料在樣品桶里預(yù)熱4 min后開始攪拌，加熱期間溫度由50 ℃以12 ℃/min的速率升至85 ℃[8]，加熱攪拌時(shí)間持續(xù)17 min。用TCW配套軟件分析。

1.3.6 涂抹型再制干酪微觀結(jié)構(gòu)觀察

參考徐紅華等[9]的方法：取樣：將涂抹型再制干酪切成5 mm3的小塊；液氮處理：液氮冷凍后敲碎，取有自然斷面、厚度不大于2 mm的小薄片；固定：放入2.0%戊二醛中，4 ℃固定2 h；清洗：用與涂抹型再制干酪pH值相近的0.05 mol/L磷酸鹽緩沖液清洗；脫水：將涂抹型再制干酪用不同體積分?jǐn)?shù)（25%、50%、70%、80%、95%、100%）乙醇溶液脫水3 次，每次15 min；脫脂：將涂抹型再制干酪放入氯仿中，脫脂3 次，每次30 min；干燥：脫脂后的樣品放置在乙醇、叔丁醇體積比1∶1的溶液中，保持10 min，再放置于100%叔丁醇中，用干燥儀干燥；鍍膜：用離子濺射儀鍍膜；掃描電子顯微鏡觀察。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 23.0軟件對(duì)單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（ANOVA），用S-N-K法進(jìn)行多重比較。所有圖片均由儀器配套軟件直接得到。

2 結(jié)果與分析

2.1 剪切速率對(duì)涂抹型再制干酪物性的影響

表 1 剪切速率對(duì)涂抹型再制干酪質(zhì)構(gòu)的影響Table 1 Effect of shearing speed on texture of processed cheese spreads

由表1可知，剪切速率對(duì)涂抹型再制干酪的硬度和黏著性影響顯著（P＜0.05），剪切速率由800 r/min升高到1 400 r/min的過程中，硬度、涂抹功和黏著性沒有顯著升高，但500 r/min與其他3 組間的硬度和黏著性差異顯著（P＜0.05）。

感官上4 種剪切條件對(duì)樣品影響不明顯，說明在500～1 400 r/min剪切速率范圍內(nèi)，剪切速率的變化不會(huì)對(duì)樣品的感官造成很大的影響。綜合考慮剪切效果和能量消耗等因素，在本研究中選擇800 r/min為涂抹型再制干酪的剪切速率。

再制干酪生產(chǎn)過程中，高速剪切是促使酪蛋白展開和脂肪分散的一個(gè)重要過程。在涂抹型再制干酪中，交聯(lián)的酪蛋白和可溶性酪蛋白將脂肪球包裹在其中。在加熱過程中，剪切速率對(duì)產(chǎn)品質(zhì)地的影響與產(chǎn)品中脂肪球大小密切相關(guān)，剪切作用使脂肪球減小[10]，脂肪球變小使得水與脂肪界面上吸附更多的蛋白，增強(qiáng)了體系的乳化性和穩(wěn)定性。被乳化的脂肪鑲嵌在酪蛋白形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，相互融合，與酪蛋白形成的矩陣一體化[11]。增加剪切速率可以使硬度增大，這種現(xiàn)象緣于脂肪球總體上顯著減小，這些減小的脂肪球與蛋白相聯(lián)系抑制了脂肪球的擴(kuò)大[12]。

2.2 融化溫度和融化時(shí)間對(duì)涂抹型再制干酪物性的影響

表 2 融化溫度對(duì)涂抹型再制干酪質(zhì)構(gòu)和融化距離的影響Table 2 Effect of heating temperature on texture and meltability of processed cheese spreads

通過單因素試驗(yàn)確定融化溫度和融化時(shí)間對(duì)物性指標(biāo)的影響，其他因素不變。由表2可知，當(dāng)融化溫度升高時(shí)，除黏著性外，涂抹型再制干酪的涂抹功、硬度和融化距離均發(fā)生顯著變化（P＜0.05）。65 ℃時(shí)融化距離73.5 mm左右，75～85 ℃沒有顯著變化，95 ℃時(shí)顯著降低至67.2 mm左右；85～95 ℃硬度沒有顯著變化，與65 ℃時(shí)存在顯著差異；不同溫度下涂抹功差異顯著。即在2 min融化時(shí)間內(nèi)，較低溫度下生產(chǎn)的涂抹型再制干酪質(zhì)地較軟，更容易融化。這可能是由于較短的加工時(shí)間與較低的加工溫度下，酪蛋白沒有在乳化鹽作用下充分交聯(lián)，并乳化脂肪球，高溫加熱生產(chǎn)的再制干酪形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，疏水鍵是維持其結(jié)構(gòu)的最主要作用力[13]。低溫短時(shí)加熱沒有使蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水基團(tuán)充分暴露出來，而原來維系蛋白膠束的作用力又被加熱和高速剪切所破壞，所以65 ℃時(shí)酪蛋白沒有形成牢固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)最??；85 ℃和95 ℃時(shí)由于蛋白間的疏水作用力充分發(fā)揮作用，導(dǎo)致樣品硬度較高。

綜合考慮融化性和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)，由于95 ℃時(shí)融化性較差，選擇85 ℃作為融化溫度繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。

利用快速黏度測(cè)試儀作為加工器具，記錄85 ℃條件下融化過程中表觀黏度的變化，如圖2所示。

圖 2 85 ℃融化過程中表觀黏度的變化Fig. 2 Change in apparent viscosity during melting at 85 ℃

由圖2可知，原料在樣品桶中靜止預(yù)熱4 min，然后在800 r/min、85 ℃條件下開始剪切，初始表觀黏度快速上升，剪切2.9 min時(shí)達(dá)到峰值黏度1 320 cP之后緩慢下降至表觀黏度1 207 cP，之后可能由于水分的散失等因素緩慢上升至1 258 cP。

這種表觀黏度的增加被作為乳化狀態(tài)形成的標(biāo)志，表觀黏度增大至峰值黏度的時(shí)間點(diǎn)為乳化時(shí)間[14]。在加工過程中，乳化鹽的添加通過打破天然干酪中鈣-磷鍵連接的蛋白網(wǎng)絡(luò)，提高了酪蛋白的乳化性能[15]。由于天然蛋白網(wǎng)絡(luò)的打破導(dǎo)致酪蛋白親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的暴露[16]，當(dāng)剪切和加熱開始時(shí)，分散的酪蛋白由于親水基團(tuán)和水相間的作用力而出現(xiàn)水合現(xiàn)象，并通過疏水作用力和脂肪相聯(lián)系，引起再制干酪表觀黏度的突然增大[17]。在融化過程中達(dá)到峰值黏度后表觀黏度的變化相對(duì)較為平緩。

表 3 融化時(shí)間對(duì)涂抹型再制干酪質(zhì)構(gòu)、表觀黏度和融化距離的影響Table 3 Effect of heating time on texture, apparent viscosity and melting distance of processed cheese spreads

將水分含量穩(wěn)定在54%～55%，從開始剪切時(shí)計(jì)時(shí)。由表3可知，不同融化時(shí)間的樣品硬度、涂抹功、黏著性、表觀黏度和融化距離總體上存在顯著差異（P＜0.05）。除融化距離外，其他指標(biāo)均隨融化時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。

2.3 融化溫度和融化時(shí)間對(duì)涂抹型再制干酪微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖 3 融化溫度和時(shí)間對(duì)樣品微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig. 3 Effect of melting temperature and time on microstructure ofprocessed cheese spreads

圖3A體現(xiàn)的是低溫短時(shí)的融化效果，樣品中蛋白基質(zhì)沒有充分展開，部分蛋白緊密地凝聚在一起，蛋白水合程度較低，沒有成功地乳化脂肪，脂肪球孔洞大小不一，且差距較明顯。圖3B是高溫短時(shí)融化時(shí)的樣品，未發(fā)現(xiàn)蛋白展開分散在脂肪周圍，但脂肪球較圖3A明顯變小，出現(xiàn)再制干酪典型的均勻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，脂肪球直徑大小相似，且分布均勻。圖3C是高溫長(zhǎng)時(shí)融化條件下形成的再制干酪內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)融化溫度較高、融化時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，原來緊密聚集的酪蛋白充分水合并展開，分散在細(xì)小的脂肪球周圍，蛋白交聯(lián)作用增強(qiáng)[18-19]。

通過比較圖3A和圖3B發(fā)現(xiàn)，融化溫度升高使脂肪球縮小、蛋白基質(zhì)更分散；通過比較圖3B和圖3C發(fā)現(xiàn)，融化時(shí)間延長(zhǎng)使緊密交聯(lián)的酪蛋白進(jìn)一步分散開，脂肪球直徑變化不明顯。說明適當(dāng)升高融化溫度、延長(zhǎng)融化時(shí)間會(huì)使酪蛋白水合性增強(qiáng)，產(chǎn)生更強(qiáng)的乳化性。

3 結(jié) 論

加工參數(shù)，如融化溫度、融化時(shí)間、剪切速率及冷卻速率均對(duì)再制干酪乳化體系的形成和產(chǎn)品功能性有重要影響[16]。

在加工中較高的剪切速率有助于增強(qiáng)酪蛋白的乳化性。融化過程中，如果以蛋白質(zhì)為外殼的脂肪球連接更多的蛋白質(zhì)，則有利于膠體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，較高的剪切速率有利于較大的脂肪球分散并均勻分布，脂肪球的表面積更大，所以與蛋白間的作用位點(diǎn)增多。當(dāng)加工時(shí)間延長(zhǎng)，再制干酪的硬度和涂抹功均顯著增大，而融化性均顯著降低，說明時(shí)間對(duì)產(chǎn)品凝膠結(jié)構(gòu)的影響具有普遍性。利用快速黏度測(cè)定儀對(duì)加熱融化過程中樣品表觀黏度的變化進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)在85 ℃時(shí)加工6.9 min（預(yù)熱4 min，剪切2.9 min）達(dá)到峰值黏度1 320 cP，并緩慢下降至1 207 cP，之后可能由于水分的散失而有微小升高。說明剪切速率800 r/min、融化溫度85 ℃條件下，體系的乳化狀態(tài)形成時(shí)間在近6.9 min時(shí)，表觀黏度隨繼續(xù)剪切而降低并基本保持穩(wěn)定。