融化干酪的功能特性

■ 刘振民 蒋士龙 光明乳业技术中心

融化干酪是选用不同成熟程度的天然干酪，添加乳化盐、其它乳制品和非乳组分，再经加热、连续搅拌而生产的一种保质期较长的均一化产品。1911年瑞士Gerber公司的Walter Gerber和德国人Fritz使用柠檬酸盐作为乳化盐，生产出了融化干酪。融化干酪的脂肪含量通常占总固形物的30%～40%，蛋白质含量为20%～25%，水分为40%左右。

1 融化干酪的微观结构

融化干酪可看作是一种稳定的、水包油型的乳化液。融化干酪生产中使用磷酸氢二钠和柠檬酸钠等乳化盐，通过置换存在于天然干酪中的不溶性钙-副酪蛋白磷酸盐网络中的磷酸钙复合物，提高了酪蛋白的乳化性。加热和混合期间，磷酸钙复合物的破坏会导致联结钙-副酪蛋白磷酸盐网络的部分分散。冷却阶段，部分分散的酪蛋白酸盐基质形成“絮状物”，进一步作用形成一种均一的、紧密结合的凝胶网络。融化干酪的结构实质上是在部分分散的酪蛋白凝胶网络中均匀分散的脂肪相（以脂肪球的形态存在，直径小于1～5μm），如图1所示。

2 融化干酪的功能特性和终端应用

从物料科学的观点来看，融化干酪可以描述为一种粘弹性的物料，因为它不具有真正的弹性（理想固体）或真正的粘性（理想液体）。因此，根据流变学观点，融化干酪的功能特性可以定义为在受到外力时，控制其变形和流动行为的特性。

干酪应用在特定食品时的功能特性，是指生产和消费这种食品过程中干酪表现出的特性，这种特性最终归结为重组食品的滋味和美感。融化干酪的功能特性可以归纳为2种主要类型：非融解性和融解性组织结构特性。表1和表2分别总结了融化干酪的非融解性和融解性的组织结构特性。

除了独立的功能特性，特定用途的融化干酪也要求融解性和非融解性的组织结构特性之间有关联性。例如，适合吐司三明治制作的融化干酪片不仅要有硬度、凝聚性（结合性）、适当的粘度，使得生产中有适合的机械加工性能；另外，它在烤制期间也应具有正常的融解性。因此，对每一种特定形式和用途的融化干酪而言，必需的功能特性是唯一的。

3 测量融化干酪功能特性的技术

很多研究人员设计了多种试验性的仪器检测方法来评价和定量融化干酪的功能特性。

3.1 测量融化干酪非融解性组织结构特性的技术

已经开发了多种客户化的仪器和技术来评价干酪的硬度、断裂性（fracturability）、粘结性（cohesiveness）、粘合性（adhesivene s）、胶体感（gumminess）、咀嚼感（chewiness）、切片性以及在低温下的粘性和弹性。

图1 融化干酪的微结构图示

Templeton和Sommer将标准的融化干酪样品压缩到一定高度，测量施加给融化干酪的作用力（以g表示），用作融化干酪的硬度指示。Thomas等使用了一个改进的球和锥形穿入器来测量融化干酪的硬度，以球或锥形体移动的距离作为硬度指示。Thomas等也开发了多种仪器测量融化干酪的切片性、断裂性和粘着性。

测量融化干酪非融解特性的更普遍的技术之一是组织结构图谱分析（TPA）。通过恒定速度的十字头形成力－时间曲线和力－距离曲线，可以计算出使干酪变形所做的功。TPA可以测试融化干酪的多种非融解性的组织结构特性，如硬度、断裂性、粘合性、弹性、粘结性、胶体感。动态应力流变测量（DSR）技术可以评估融化干酪的非融解性和粘弹性。这种装置可以测量贮存模量（G’），这表示融化干酪的弹性；损失模量（G’’），这表示融化干酪的粘度特性；正切δ表示G’’或G’。

3.2 测量融化干酪融解性组织结构特性的技术

干酪的融解性组织结构特性或融解性是指干酪在加热过程中融解、涂抹或流动的容易程度和限度。测量融化干酪融解性组织结构特性的最简易方法是Arnott测试，即将特定维度的融化干酪柱放在炉灶上，于一定温度下加热一段时间，圆柱形高度的降低百分率可以作为干酪融解程度的指示。Bastian等开发了一种以DSR为基础的检测方法，即将样品加热，使用DSR测量G’、G’’和融化干酪的融解温度（当G’= G’’的温度或者正切δ=1）。

挤压流动流变技术的应用之一是融解图谱分析。融解图谱分析可测量软化点（软化时间和软化温度），确定干酪融解的容易程度，也可测量融化点（融化时间和融化温度），表示一种干酪的融解、流动程度。

表1 与融化干酪非融化状态有关的组织特性

表2 与融化干酪融化状态有关的组织特性

快速粘度分析仪（RVA）是一种由Newport科学仪器公司开发的电脑整合型仪器。Prow使用RVA测量融化干酪在最高温度时的最低表观粘度（受热条件下的表观粘度），以及在冷却阶段达到5000cP的表观粘度所需要的时间。受热表观粘度是在干酪处于完全融解状态时流动程度的指征；达到5000cP的时间是在冷却阶段融化干酪变浓厚程度的指示。

使用上述技术，生产厂家可以评估干酪产品的功能特性以及与终端消费者有效沟通这些融化干酪的特性。

4 融化干酪的功能性缺陷及防治措施

融化干酪的功能缺陷是指融化干酪不能证实和表现出适宜的功能特性和终端使用特性。优质的融化干酪，应具有温和的芳香、致密的组织、润滑的舌感、适宜的软硬度和弹性，以及呈现均匀一致的淡黄色、透明光泽等特点。以下为各种常见的功能性缺陷及防治措施。

4.1 硬软度失当

过硬的原因是干酪成熟度低，酪蛋白分解量少；补加水量少；pH值过低，或脂肪含量不足，溶融不完全，乳化盐的配比不当等。过软是原料成熟过度，加水量过多，pH值或脂肪含量过高所致。故原料干酪的平均成熟期以4～5个月为度，补加至含水量40%～45%为宜，并正确选择乳化盐使pH值为5.6～6.0，若pH值较高，可补加乳酸或柠檬酸予以调整。

4.2 脂肪分离

明显表现为干酪表面有油珠渗出，这与乳化时处理温度较低和时间不够有关。此外，原料干酪成熟过度且脂肪含量高，或水分不足、pH值较低，脂肪也易游离。故在制作融化干酪时应注意上述问题。

4.3 砂粒化

即在食用时有如砂入口的舌感。主要原因是磷酸与钙结合成磷酸钙。另外，熔融盐的溶解不良或结晶化，以及难溶性的氨基酸和酪氨酸的结晶化，也是造成砂粒化的原因。故应正确使用缩合磷酸盐及柠檬酸盐，并注意适当延长乳化时间，增加加水量，以及采取追加低成熟度的干酪等措施。

4.4 发脆、易碎和粒状组织结构

融化干酪的最终pH值低，蛋白质更接近它们的等电点，因此，蛋白质的净负电荷就会减少，引起蛋白质收缩，增加蛋白质之间的作用力（因为蛋白质分子间缺失了以电荷为基础的排斥力）。蛋白质间发生聚集，形成更微弱的融化干酪乳浊液，有易碎、粒状的组织结构。

总之，控制融化干酪特性的关键因素已得到明确，科技工作者也开发了集多种经验的、流变学的微观结构技术，用来评价融化干酪的重要功能特性。这类研究经验的积累使融化干酪工业可以生产出面向多种用途的客户化产品。

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