奶酪出现在人类饮食中已有多年历史,早期的奶酪制作方法可追溯到公元前5200年[1]。天然奶酪富含优质蛋白质、钙和维生素等营养素,是公认的营养能量来源,但其稳定性缺陷促使人们开始生产再制奶酪(processed cheese,PC)[2]。PC是将一种或多种不同成熟度的天然奶酪与乳化盐(emulsifying salt,ES)、水及其他辅料进行加热、混合、杀菌、乳化、冷却制成的均一化产品[3]。相较于天然奶酪,PC不仅具有成本低的优势,更表现出货架稳定性、可控的质构特性和风味及产品多样化,因此深受消费者的青睐。

ES作为PC的关键配料,通过促进酪蛋白中钙的螯合、控制pH值以及改变奶酪的结构和物理特性,从而促进奶酪在加工过程中发生物理化学变化[4]。工业上最常用的乳化盐是柠檬酸三钠和磷酸二钠,其他盐类包括碱式铝磷酸钠、酒石酸钾钠、正磷酸钠和焦磷酸钠[5]。钠盐在工业中被广泛使用,它们产生强烈咸味,同时其过量摄入带来的健康风险也已引起学界关注[4]。高钠饮食与冠心病和高血压之间的联系也促使人们生产低盐再制奶酪[6]。现有降钠策略主要聚焦于减少PC中NaCl含量和减少奶酪中的乳化盐含量。前者易导致奶酪的感官产生负面影响及水分活度失调[7],后者可能引发脂肪均质化与质构变化[8]。这为新型功能性替代物的开发提出了迫切需求。

绿豆芽苗菜又称豆芽菜,是用绿豆的种子培育出可以食用的“芽菜”。其茎部是主要结构,通常为白色的细长条状。绿豆芽苗菜作为传统药食同源材料,富含优质植物蛋白、膳食纤维及多种维生素、矿物质等,同时具有低脂特性,在营养功能性食品开发中展现出重要潜力[9]。为此,本研究提出创新:通过在奶酪制品中添加绿豆芽苗菜粉末 (mung bean microgreens flour,MBMF),可能改善乳脂肪分散度,而其固有的浅色特性有利于维持产品色泽;MBMF中的高纤维含量可能有助于改善PC的质构特性;降低PC产品中的总钠含量,提升产品的适用性。当前关于PC中ES替代的研究多聚焦于水胶体(如卡拉胶)、胶束酪蛋白浓缩物等传统配料体系[10-11]。而植物基功能配料的应用尚属空白。本研究旨在评估用MBMF替代ES对PC质量参数的影响,以期为低盐PC的开发提供新思路和新方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

全脂奶粉、白砂糖、小苏打,市售;MBMF,南京绿国鑫源生物科技有限公司;切达奶酪、黄油,上海意诺食品有限公司;黄原胶、卡拉胶,河北格贝达生物科技有限公司;果胶酶、柠檬酸钠、多聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠,河南青羊生物科技有限公司;硫酸、异戊醇(分析纯),中国医药集团有限公司。

1.2 仪器与设备

奶酪槽,温州伊诺机械有限公司;Lab1B-50E真空冷冻干燥机,北京博医康实验仪器有限公司;IKA T18高速分散机,艾卡(广州)仪器设备有限公司;等离子体发射光谱仪,安捷伦科技有限公司;TA.XT Plus质构仪,英国Stable Micro Systems公司;气相色谱仪、气相色谱质谱联用仪,赛默飞世尔科技有限公司;HunterLab色差仪,上海信联创作电子有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验样品制备

参考刘碧琦等[3]的方法并适当修改,在奶酪槽中将全脂乳粉按照乳粉∶水=1∶6(质量比)复原,在65 ℃条件下巴氏杀菌30 min,待复原乳冷却至37 ℃。按照质量分数为5.0%的用量加入发酵剂,37 ℃发酵1～1.5 h。按照0.2 g/L的用量准确称取凝乳酶,37 ℃凝乳1.5～2 h。待凝乳完全形成后,缓慢升温并匀速搅拌凝块,待升温至43 ℃(1 ℃/5 min),完全沥干乳清。使用不同水平的MBMF代替ES研制了5种配方:MBM 0(0% MBMF和100% ES,质量分数)、MBM 25(25% MBMF和75% ES,质量分数)、MBM 50(50% MBMF和50% ES,质量分数)、MBM 75(75% MBMF和25% ES,质量分数)、MBM 100(100% MBMF和0% ES,质量分数),取质量分数为2%的复合乳化盐与奶酪碎块混合均匀后压榨成型,在室温下真空包装后分别在4、25 ℃下后熟处理。

1.3.2 总成分、Ca和 Na值

PC中水分含量按GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》;粗蛋白通过GB 5009.5—2025《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定;粗脂肪通过GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中索氏提取法测定。

采用电感耦合等离子体发射光谱法测定PC中的钙和钠,并使用钙和钠标准品获得校准曲线计算含量[12]。

1.3.3 融化值

熔融速率是“5 + 2”min加热期间覆盖的总距离[12]。称量15 g样品直接放入熔融管(长250 mm×直径30 mm的玻璃圆筒,两端配有橡胶塞),玻璃的一侧刻有2条纵向和横向参考线。将管在冰浴中直立30 min,然后水平放置在支架上,并在110 ℃ 的鼓风烘箱中放置5 min。标记从参考线到熔融样品边缘的距离。将支架恢复到水平位置并孵育2 min;获得最终距离。

1.3.4 颜色参数

参考ROCHA等[13]的方法,使用色差仪测定了颜色参数。采用白色(C6299 Hunterlab 颜色标准)和灰色(C6299G Hunterlab 颜色标准)参照板,在反射模式下校准仪器,排除镜面反射。读数时使用10 mm石英比色皿。此外,还计算了白度指数(whiteness index,WI),如公式(1)所示:

(1)

1.3.5 质构分析

使用TA-XT Plus质构仪进行质构特性分析。将奶酪及再制奶酪样品切成长宽高均为2 cm的立方体。参数设定为测前速度为5.0 mm/s,测试速度为1.0 mm/s,测后速度为5.0 mm/s,下压变形40.0%,触发力值5 g,探头类型为P/36R。所有样品一式三份。

1.3.6 脂肪酸特性

脂肪酸谱的测定采用SILVA等[14]的方法进行气相色谱分析。进样量2 μL,使用Star软件计算峰面积。脂肪酸的鉴定基于含亚油酸几何异构体c9t11和t10c12的标准甲酯(189-19和O-5626,Sigma,美国)和等效链长值之间的保留时间比较。此外,还计算了健康指数[动脉粥样硬化指数(atherogenic index,AI)、血栓形成指数(thrombogenic index,TI)、理想脂肪酸指数(desirable fatty acid index,DFA)和高胆固醇饱和脂肪酸指数(hypercholesterolemic saturated fatty acid index,HSFA)]。

1.3.7 挥发性成分分析

采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectroscopy,SPME-GC-MS)定量分析再制奶酪中的挥发性成分[15]。

SPME条件:称取8 g奶酪样品置于容器中,用高速分散器将其打碎,并将其和1 μL内标0.816 mg/mL的2-甲基-3-庚酮及0.931 mg/mL的2-甲基戊酸用旋涡混匀仪混匀30 min,充分混合后混合物放入40 mL顶空瓶中。最后将混合的待吸附样品在60 ℃水浴中平衡30 min,然后将已经老化好的萃取头插入顶空瓶中进行萃取,吸附时间30 min,等待GC进样。

GC-MS条件:使用配备 DB-WAX毛细管色谱柱(30 m×250 μm×0.25 μm)的气相色谱-质谱仪(6890 气相色谱系统,5973 MSD)进行分析和鉴定。柱温程序为:起始柱温35 ℃ 5 min,以4 ℃/min从35 ℃升至250 ℃,然后 250 ℃保持5 min。质谱条件设定如下:电子电离模式,电离能量为 70 eV,进样口温度250 ℃;四极杆温度150 ℃;总离子扫描模式(20≤m/z ≤ 350),每种样品做3次平行。

1.3.8 感官评价分析

随机选择10名评审人员(男女各5人)组成评鉴小组,感官属性分为3类:外观(白度、亮度)、香气、味道(酸味、咸味、苦味)和质地(黏稠度、延展性),以及整体喜好[16],样品随机编码,采用9点标度法衡量产品的可接受度(1=非常不喜欢,9=非常喜欢)。

1.4 统计分析

采用SPSS 23.0 软件通过单因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)和独立样本t检验对实验数据进行差异显著性分析,P<0.05表示结果具有显著差异,最终结果以“平均值±标准差”表示。此外,感官数据还经过主成分分析(principal component analysis,PCA),该分析考虑了感官平均值中心化数据。

2 结果与分析

2.1 总成分和色差分析

表1列出了不同处理组PC的总成分。不同处理PC之间的水分含量(%)为58.4±0.1 至59.3±0.2,其中MBM 0、MBM 50和MBM 75 在统计上无显著差异(P>0.05),而 MBM 25和MBM 100与其他组存在差异,但这些值很接近,最大变化不超过0.9%。总体而言,添加更多MBMF和减少ES不会影响样品的水分含量。在添加益生元纤维时,BELSITO等[17]也没有发现PC水分含量有太大变化。本研究不同处理组PC之间的蛋白质含量无显著变化,这可以通过MBMF的低蛋白质含量来证明[18],说明MBMF不会干扰PC的蛋白质含量。

值得注意的是,钠和钙是不同处理组间差异最显著的参数。钠含量随着ES添加量的降低,从(30.11±0.07)mg/100 g降低到(6.68±0.01)mg/100 g。钙是保证乳制品技术特性的重要成分,随着MBMF的添加量增加,PC样品中的钙含量增加,尤其是样品MBM 100,其含量为(26.76±0.05)mg/100 g,增加了199.5%。

颜色是评估产品质量和感官的重要参数,直接影响消费者的购买决策[13]。PC样品的颜色参数如表2所示,不含MBMF的样品(MBM 0)的L*和b*值更高,a*值更低。MBMF显著影响PC样品的亮度,随着MBMF含量的增加,L*值变低。与L*值一样,MBMF添加量较低时PC样品颜色饱和度(C*)也较大,从MBM 0样品的 21.6±0.12到MBM 100样品的19.9±0.28。然而,在MBMF添加量较高的样品中,WI值显著升高(P<0.05)。

2.2 质构特性

质构特性是PC最重要的特性之一,直接影响消费者的接受程度[19]。表3中列出了PC样品的质构参数。MBM 100样品具有较高的硬度、黏附性和弹性,而其他处理组的PC样品质构特性则明显较低。ES能溶解酪蛋白,使基质更均匀,这也是质构参数存在差异的原因[20]。此外,MBMF中的高纤维含量也是造成差异的原因[21],因为纤维是能够显著改变乳制品质构和流变特性的成分。牛奶蛋白质主要分为酪蛋白和乳清蛋白,其特点是对热敏感[22]。在加工PC的过程中,乳清蛋白(主要是β-乳球蛋白)会发生部分变性,从而与酪蛋白胶束(κ-酪蛋白)表面发生疏水相互作用。这种相互作用将通过蛋白质与蛋白质之间相互作用形成一个三维网络,从而保持水分,直接影响奶酪的质地[20]。MBM 0样品的弹性显著高于MBM 100样品,分别为0.837±0.02和0.783±0.02,表明ES对该参数的影响更大。而MBM 25和MBM 50样品的弹性与MBM 0样品相近,这表明ES与MBMF的组合可以对PC的质构特性产生积极影响。

2.3 脂肪酸谱

表4列出了PC样品的脂肪酸组成和健康指数。油酸(C18∶1n9c)、硬脂酸(C18∶0)、棕榈酸(C16∶0)、肉豆蔻酸(C14∶0) 是PC样品中最丰富的脂肪酸,尤其在MBM 50样品中,分别为(1 302.14±0.07)、(665.89±0.14)、(1 764.68±0.08)、(562.60±0.10) mg/L。这些脂肪酸在乳脂和脂肪组织中占主导地位。总的来说,所有脂肪酸在MBM 50样品中都占主导地位,这与MBMF添加量越高会产生越多脂肪酸的理论不符。然而,与MBM 0样品相比,添加MBMF的PC中呈现了更高的脂肪酸浓度(P<0.05)。

总体而言,观察到在MBM样品中用MBMF部分替代ES可提高脂肪酸含量,这可能与乳化作用减弱有关,导致脂肪释放,脂肪被水解,从而释放出更多的脂肪酸[23]。然而,在本研究中添加的少量MBMF并不会影响PC的脂肪酸谱,而脂肪酸谱是PC保持其功能特性的一个重要内在参数。

健康指数以数字形式描述与健康或疾病相关的游离脂肪酸的含量。PC中AI为1.02±0.01～2.62±0.01,TI为1.51±0.01～3.80±0.01,HSFA为89.89±0.06～2 538.17±0.25,DFA为310.20±0.12～2 302.23±1.10。AI与容易附着在动脉壁上的饱和脂肪酸有关,较高的AI值表示存在更多的致动脉粥样硬化饮食成分;TI值则反映了血管中血栓形成的倾向,当数值较高时,会诱发冠心病[24]。在本研究中,高AI和TI值主要表现在MBM 25样品(2.62和3.80)和MBM 50样品(2.58和3.66),这与一些动物奶酪的AI和TI值接近,COSSIGNANI等[25]发现山羊奶的AI值为2.9,而新鲜奶酪的AI值为2.7。PASZCZYK等[26]发现,绵羊奶酪、牛奶酪和山羊奶酪的TI值分别为3.14、3.13和2.67。MBM 25样品和MBM 50样品的AI和TI较高,可能是由于这2组样品中含有较多的肉豆蔻酸(C14∶0)和棕榈酸(C16∶0),这2种脂肪酸具有很高的致动脉粥样硬化性,而硬脂酸(C18∶0)与血栓形成有关[27-28]。DFA作为人体能量来源的脂肪酸,与不可消化性脂肪酸相比,其对人体的营养价值更高,因为它可以帮助人体吸收脂溶性的维生素,维持人体健康,但也需避免过度摄入[29]。相比之下,MBM 50样品的理想脂肪酸指数最高,其次是MBM 75样品。

2.4 挥发性化合物

表5列出了PC样品中鉴定出的挥发性化合物。在PC样品中共鉴定出59种挥发性化合物,包括11种酸、2种酯、5种醇、19种烯烃、6种酮、6种醛、3种吡喃、7种其他化合物。其中,MBM 75样品中有35种,MBM 50样品中有28种,MBM 100样品中有31种,而MBM 0样品和MBM 25样品中分别有26种和23种化合物。MBMF的添加直接影响了PC样品的挥发性特征,可能是它在融合加工过程中促进了蛋白质和脂肪之间的一些反应,从而产生了不同的挥发性化合物。有报道表明,在食品配方中添加MBMF会在某些食品基质中产生有益的感官特征,这可能与形成的挥发性化合物特征有关[30]。

在所有PC样品中发现了10种共同的挥发性化合物(己酸、辛酸、正癸酸、苯甲醇、2-庚酮、2-壬酮、苯甲醛、四氢-6-丙基-2H-吡喃-2-酮、四氢-6-戊基-2H-吡喃-2-酮、邻苯二甲酸二异丁酯),表明用MBMF部分替代ES不会干扰这些化合物的存在。添加MBMF后,2-乙基己醇、甲氧基苯基肟和3,3-二甲基己烷这3种挥发性化合物消失,其中2-乙基己醇与发酵乳制品的香气有关[31]。相比之下,仅在添加MBMF的再制奶酪样品(MBM 25、MBM 50、MBM 75和MBM 100)中检测到2-十三酮。尽管MBMF中脂质含量少,但2-十三酮可能来自使用MBMF加工的PC中容易发生的脂质降解,这是乳制品产生氧化气味的原因之一[32]。使用较高含量的MBMF(MBM 75和MBM 100)处理会形成5种挥发性化合物(棕榈酸、9-癸烯酸、月桂醛、2,7-二甲基辛烷和二苯甲酮),这类化合物表明样品提供更多的油脂香气和醛香气,这与PC制备过程中乳化作用减弱有关,导致脂肪释放。当前,评估PC中的挥发性化合物的研究相对较少,这限制了讨论该参数的结果,也是未来PC研究的一个方向。

2.5 感官分析

感官分析对于验证乳制品新配方至关重要。表6列出了PC样品的感官属性。未添加MBMF的PC样品亮度和白色属性得分更高(分别为8.0±1.02和8.2±0.56)。不同处理PC之间的香气、苦味、酸味参数差异不显著(P>0.05)。由于使用相同的基质,所测试的成分(MBMF和ES)没有强烈的气味,也不会干扰产品的酸度,所以这些数值相近。ES浓度最高时,PC样品的咸味更强,MBM 0样品的值最高(7.3±1.45),MBM 100样品的值最低(3.6±1.17)。此外,PC样品的黏稠度随MBMF添加量增加而降低,从7.3±0.92到4.5±0.67,分别对应于MBM 0样品和MBM 100样品。MBM 0样品中更高的一致性与ES在蛋白质中的增溶作用有关,这会直接干扰延展性,由于MBMF的纤维含量高,因此MBM 100样品的得分较低[21]。

如图1所示,PCA从2个维度解释了88.62%的数据,维度I和Ⅱ分别获得了74.31%和14.31%,这表明感官分析中获得的数据可以解释获得的信息。评估PCA图,可以看到总体评价接近样品MBM 25,且与感官评价中香气、黏稠度、白度、延展性和咸味相关,它们也是PC的典型感官属性,可以被视为对产品的喜好的驱动因素。相反,亮度、酸味和苦味远离总体评价,接近MBM 0和MBM 75样品。因此,从多方面考虑,可以用25%重量浓度的MBMF替代ES,而不会降低产品的整体口味。该发现可以考虑用于乳制品行业。

3 结论

本研究以全脂乳粉为原料,用MBMF替代ES加工PC。研究表明,用MBMF部分替代ES(25%)改善了奶酪的质构特性和功能参数,形成了一些具有良好感官特性的挥发性化合物,同时降低了总钠含量,这有利于消费者的健康。但是,MBMF的添加减弱了ES的乳化作用,导致更多脂肪酸的释放,样品AI值和TI值增加,这可能会影响PC的营养价值和整体质量。总的来说,乳制品加工商可以考虑这种替代方案来创新PC的配方。

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Mung bean microgreens flour as a substitute for emulsified salt in reconstituted cheese and its effect on quality parameters

GUO Shubo,ZHANG Shanqiang,SUN Yating*

(Shanghai Dr.Cheese Technology Co.Ltd.,Shanghai 200040,China)

ABSTRACT This study investigated the effect of the substitution of emulsifying salt by the mung bean microgreens flour (0%,25%,50%,75%,100%) on processed cheese processing.The gross composition,calcium and sodium values,functional properties (melting rate),color parameters,whiteness index (WI),texture profile,fatty acid profile,volatile organic compounds,and sensory profiling of the cheese were evaluated.The results showed that the addition of MBMF had no significant effect on the overall composition of processed cheese.However,sodium and melting rate values were decreased,and calcium values presented the opposite trend behavior.The mung bean microgreens flour could modify optical parameters of the processed cheese,observing an increase in WI values.Higher microgreens flour addition increased hardness and lowered elasticity of the processed cheese.Different volatile compounds increased proportionally with the addition of microgreens flour,which was reflected in similar sensory acceptance for control samples.However,the addition of microgreens flour resulted in the release of more fatty acids in processed cheese,and the nutritional quality requires further evaluation.Although some aspects require further in-depth studies.The use of microgreens flour as a substitute for emulsifying salt in processed cheese appears to be a viable option,especially when considering partial replacements.

Key words processed cheese;microgreens flour;emulsifying salt;formulation;texture

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042409

引用格式：郭书伯,张善强,孙亚婷.绿豆芽苗菜粉末作为再制奶酪中乳化盐的替代品及其对品质参数的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(23):244-251.GUO Shubo,ZHANG Shanqiang,SUN Yating.Mung bean microgreens flour as a substitute for emulsified salt in reconstituted cheese and its effect on quality parameters[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(23):244-251.

第一作者：硕士(孙亚婷高级工程师为通信作者,E-mail:syt731791963@163.com)

收稿日期：2025-02-19,改回日期:2025-04-23