益生菌干酪的研究现状

王少君，张铁华，梁海艳，马建军

（1.吉林大学军需科技学院，吉林长春130062；2.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东济南250100）

益生菌干酪的研究现状

王少君1，张铁华1，梁海艳1，马建军2，*

（1.吉林大学军需科技学院，吉林长春130062；2.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东济南250100）

干酪是保存益生菌的优良基质。它本身具有较高的pH和脂肪含量，能有效地保护益生菌免受胃肠道中不利条件的迫害。主要介绍了干酪中主要的益生菌类型及干酪贮藏过程中蛋白质、脂肪和质构的变化情况，为益生菌干酪的开发提供参考。

益生菌，干酪，蛋白质分解，脂肪分解，质构变化

1 应用于干酪的益生菌

通常应用于干酪中的发酵剂主要有mesophilic Lactococcus和 Leuconostoc spp. 及 thermophilic Lactobacillus spp。其中Streptococcus thermophilus作为发酵剂，已经被应用于少量的研究中[7]。一些蛋白质分解能力强的菌种S.thermophilus，L.delbrueckii subsp.bulgaricus，L.acidophilus和Bifidobacterium spp能够在产品贮藏期间保持较高的存活率和活菌数，也被广泛地应用于干酪的制备中。表1显示了近年来相关的益生菌及在干酪中的应用研究。Ryhänen[8]发现L.acidophilus在Festivo干酪的贮藏期间可以达到6.00log（cfu/g）。Yilmaztekin[9]将L.acidophilus La-5添加到white-brined干酪中，发现在干酪的整个贮藏期内，La-5的菌落数仍然可以到达6.00log（cfu/g）。Lactobacillus作为辅助的发酵剂能增加Cheddar干酪的风味[10]，但是一些报道也指出乳杆菌可能会导致干酪不良的风味[11]，El Soda、Madkor[12]报道了在Cheddar干酪中添加乳酸杆菌会增加干酪的苦味，这种苦味的产生可能和乳酸杆菌特有的复杂的肽酶系统有关。

近年来研究主要探讨的是多种益生菌的联合应用。将不同组合的益生菌直接添加到干酪中，观察其在干酪成熟和贮藏过程中存活率以及在此过程中干酪本身发生的物化及生化变化对干酪的风味及结构的影响。Bifidobacteria是一种应用广泛的益生菌，它经常单独或者和Lactobacilli联合使用[5]，作为干酪的辅助发酵剂和嗜温菌发酵剂一起制备干酪。Vinderola[13]将L.acidophilus和bifidobacteria组合添加到Argentinian fresco干酪中。结果发现L.acidophilus和bifidobacteria在干酪的整个贮藏期间仍然可以达到6.00log（cfu/g）以上。

干酪中益生菌的初始状态（活性和物化性质）的不同，会影响干酪的物化及生化变化，从而造成干酪后期风味及质构的不同。C.V.Bergamini[14]以嗜热链球菌为发酵剂，用Lactobacillus acidophilus和Lactobacillus paracasei subsp.Paracasei两种益生菌为辅助发酵剂来制备干酪，考察了冻干粉和预活化两种不同状态下的益生菌，在干酪成熟期间对蛋白质分解系统的影响。微胶囊技术主要是一种将益生菌与外界不利环境隔离的技术，以此来最大限度地保持益生菌的数量和活力。Barbaros Özer[15]用挤压法和乳化法分别包埋了Bifidobacterium bifidum BB-12和Lactobacillus acidophilus LA-5两种益生菌并添加到干酪中。结果发现，包埋益生菌的干酪在成熟期间，可能由于包埋的益生菌释放在干酪中，使得干酪含有较多的乙醛、双乙酰和中长链自由脂肪酸。

2 益生菌干酪在贮藏期间的变化

在成熟过程中，干酪本身会发生一系列的物理及生化变化。其中包括糖酵解，脂肪分解及蛋白质分解作用。糖类、脂肪及蛋白质等一些大分子物质在干酪的成熟及贮藏过程中会被分解成小分子物质，其中最重要的是蛋白质的分解作用[16]。干酪中蛋白质的分解主要是由原料乳中的酶类（包括原料乳中特有的酶类和添加到原料乳的凝乳酶）和微生物在生长过程中产生的酶类代谢产物发挥作用的。蛋白质的分解对于干酪特有的风味及干酪的质构都有重要的作用。干酪中的酪蛋白在酶的作用下会分解成分子质量不同的多肽，这些多肽在酶的作用下，最终会形成直接影响干酪风味的小肽和自由氨基酸。益生菌干酪具有较高的蛋白质分解能力，这就缩短了它的成熟时间。研究表明益生菌干酪和空白干酪（未加益生菌）在干酪的化学组成成分上（蛋白质、灰分、脂肪、盐含量、乳酸的百分比等）没有多大的区别。但是在不同的贮藏条件下，干酪的成分却有所不同。A. Kasımogˇlu[17]在不同的贮藏条件下（真空包装和13%盐水中）制备了四种Turkey white干酪。结果表明，在真空包装和盐水中浸泡的干酪的蛋白质、灰分、盐含量和乳酸的百分比各不相同。

2.1 蛋白质的分解

蛋白质分解作用是干酪风味形成的最重要的途径。短肽和自由氨基酸是干酪特殊风味形成所需的物质，而这一过程取决于蛋白质的水解程度[18]。益生菌干酪具有较强的蛋白分解能力，它能够释放出更多的可溶性氮（pH4.6），SN-TCA和SN-PTA。可溶性氮与干酪的初期蛋白质分解能力有关，可溶性氮直接影响干酪的风味和结构。SN-TCA主要包括中等或小分子肽、氨基酸、含氮化合物如胺类尿素等。这类含氮化合物主要由干酪中的发酵剂和非发酵剂微生物蛋白酶分解蛋白质形成的；而SN-PTA由分子质量更小的小肽，氨基酸和较小的氮化合物，两个碱基自由氨基酸和铵盐。所以SN-PTA更能反映出自由氨基酸的指数[19]。L.Ong[19]为了了解Cheddar干酪的蛋白质分解模式，用SDS-PAGE分析了干酪中蛋白质的组成成分。结果发现，空白干酪和益生菌干酪的SDS-PAGE模式完全不同，但是益生菌干酪之间却没有很大的差别。益生菌干酪相对于空白干酪来说，能迅速地分解as-CN。随着干酪成熟时间的增加，干酪中酪蛋白在酶及微生物的作用下，会分解成低分子的酪蛋白产物，这一点体现在图中β-酪蛋白和β-乳球蛋白之间产物的增加。

表1 近年来相关的益生菌及在干酪中的应用研究Table 1 Various kinds of probiotics and the application in the cheese during recent years

蛋白质过度的分解就会直接增加干酪中的苦味[20]，研究发现干酪中苦味的形成和水溶性氮的含量之间存在着正相关性。当凝乳酶和微生物蛋白酶作用降解大分子物质，形成的小分子和中等分子的水解肽逐渐积累超过了人们口味的阈值时，就会产生苦味。其中干酪β-酪蛋白的C端193-209号残基和αs1-酪蛋白N端的1-9残基和干酪中的苦味直接相关。Broadbent[21]发现分解这些多肽可以减少Cheddar干酪中的苦味，这可能是由于益生菌产生的蛋白酶将这些苦味肽转换成非苦味肽。干酪中盐分和水分的百分比（S/M）或许也是影响干酪苦味的因素。当S/M>4.5%时可以阻止干酪中苦味的发展[22]。这个比例同时影响了干酪中的微生物生长所需要的自由水的含量。低比例的S/M和高水分活度可以促进微生物的生长，蛋白质和脂类的分解。微生物的过分生长和蛋白质及脂肪的过分分解就会造成干酪较差的结构，如干酪的质构（松散，柔软）、风味（苦味），降低消费者的接受程度[23]。

2.2 脂肪的分解

在干酪的成熟期间，脂肪水解是形成干酪风味的重要生化反应之一。牛奶中的脂肪（甘油脂类）经过脂肪酶的作用，水解成游离的脂肪酸，其中短链和中链的自由脂肪酸（4~12个碳原子）是干酪风味形成的主要物质，同时它们也是其他风味化合物（酯类）的前体。脂肪分解过程发生在干酪制作和成熟的各个阶段。干酪中分解脂肪的酶类主要包括牛奶中的原有的脂蛋白脂酶和微生物产生的脂肪分解酶。脂肪研究比较广泛的主要是在一些脂肪高度分解的干酪中，如蓝纹干酪和意大利硬质干酪，因为脂肪的分解是其形成特有风味的主要途径。而在Cheddar和Gouda等一些脂肪分解不明显的干酪中，很少研究脂肪分解对干酪风味及质构的影响[24]。

牛乳中的脂肪是个复杂的组合体。在室温下，牛乳中的脂肪由油脂、半硬质脂肪和硬质脂肪组成，其中最重要的是甘油三酯。在脂肪酶的作用下，甘油三酯会分解成甘油二酯和游离的脂肪酸，甘油二酯在酶的作用下会继续分解成单甘酯和游离的脂肪酸，单甘酯在酶的作用下最终会形成甘油和脂肪酸。牛乳中比较重要的脂肪主要有：丁酸（C4∶0），乙酸（C6∶0），辛酸（C8∶0），癸酸（C10∶0），十二烷酸（月桂酸）（C12∶0），十四碳酸（C14∶0），十六烷酸（C16∶0），硬脂酸（C18∶0），9-十八碳烯酸（C18∶1），9，12-十八碳二烯酸（C18∶2），和9，12，15-十八碳三烯酸（C18∶3）。表2显示了不同的干酪中自由氨基酸的含量[24-25]。牛乳中的多不饱和脂肪酸容易被氧化，当氧化过程发生时，多不饱和脂肪酸就会被氧化为不饱和的醛类，这就产生酸败等一些不良的气味。但是这种情况在干酪中很少发生，因为干酪具有较低的电位电极，含有天然的抗氧化剂[24]。

乳酸菌中的脂肪酶总是优先分解脂肪中的单甘酯，其次是甘油二酯类，最后才是甘油三酯。在分解过程中脂肪酶优先释放短链脂肪酸（C4∶0，C6∶0）。Julien Dherbecourt[26]发现脂肪的分解中，大约一半的游离脂肪酸，特别是短链脂肪酸在酪蛋白的凝乳期间会随着乳清排出，但是甘油二酯和单甘酯会保留在凝乳中。Barbaros Özer在包埋的益生菌干酪中的短链及中链脂肪酸（C4∶0-C12∶0）明显高于空白干酪。

2.3 质构的变化

在干酪质构的所有参数中，硬度是其最重要的参数，因为干酪的硬度直接影响到干酪的表观状态。干酪在贮藏过程中，由于微生物和发酵剂的作用，干酪凝乳收缩，水分流失，干酪的结构就会变硬。CÍnthia H.B[27]认为干酪结构的硬度可能与贮藏过程中蛋白质的分解和水分的含量有关。干酪中蛋白质的高度分解和较高的水分含量，都会使干酪的质地柔软，降低干酪的硬度。蛋白质分解能力强，就会破坏干酪中蛋白质原有的网络结构，释放出小肽和自由氨基酸，在增加干酪风味的同时降低干酪的硬度。通常认为asl-酪蛋白的降解是干酪组织状态和质地发生初始转化的最重要反应[28]。Ahmed[29]认为较高的水分含量也会减弱蛋白质的网络结构，造成干酪松脆的质地。

干酪的粘着性可能与发酵菌种的产粘特性及释放胞外多糖的含量有关。嗜热链球菌（S.thermophilus）是一种产生胞外多糖的菌种，这些胞外多糖能够改善产品结构和流变特性，赋予产品优良的感官特性和营养保健功能。产胞外多糖的菌种经常被用来作为低脂干酪的发酵剂，改善低脂干酪的质构。Zambou Ngoufack François[30]，利用产胞外多糖的菌种Lb.plantarum 162RM制备了低脂的kareish干酪，结果发现拥有胞外多糖的干酪和水的结合能力强，这就使得低脂干酪的硬度降低，形成柔软圆滑的结构，不易破碎。胞外多糖干酪同时具有较低的粘着性，凝聚力和咀嚼性，这与Ahmed N.H.[31]的观察结果是一致的。Hassana A.N[32]分别用产胞外多糖的菌种和不产胞外多糖的菌种制备了低脂的kareish干酪。结果发现胞外多糖像是从蛋白质网络结构中分离的细纤维，填充着干酪中大的空隙。蛋白质和胞外多糖这种相互作用可能是影响干酪质构的主要原因。

表2 不同干酪中自由氨基酸的含量（mg/kg）Table 2 Concentration of free amino acids in some selected cheese varieties（mg/kg）

3 总结

总体来说，干酪是一种能保护益生菌的优质基质。益生菌干酪本身具有很多优良的特点。它具有较高的蛋白质分解能力，这就缩短了干酪的成熟时间。同时酪蛋白网络结构被破坏，释放出小肽和自由氨基酸，增加干酪的风味，降低干酪的硬度，使得干酪具有较好的风味和质地。产生胞外多糖的菌种能够赋予干酪良好的质构和感官特性。同时胞外多糖和干酪中的蛋白质之间的相互作用，可以有效地改善低脂干酪的质地结构，这对于开发低脂干酪具有重要的意义。

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Research progress in probiotics cheese

WANG Shao-jun1，ZHANG Tie-hua1，LIANG Hai-yan1，MA Jian-jun2，*
（1.College of Quartermaster Technology，Jilin University，Changchun 130062，China；2.Institute of Animal Science and Veterinary Medicine，Shandong，Academy of Agricultural Sciences，Jinan 250100，China）

Cheese is a good matrix to efficiently protect probiotics from the adverse conditions in the gastrointestinal tract，because of its higher pH，fat content and more solid consistency.The probiotics applying in the cheese and the proteolysis，lipolysis，the texture profile analysis during the storage were mainly discussed，which will be a reference for the probiotic cheese to develop.

probiotics；cheese；proteolysis；lipolysis；texture profile analysis

TS252.53

A

1002-0306（2012）07-0401-05

近年来，消费者越来越关心食品的质量安全问题。大多数消费者不仅关心食品的安全和营养问题，更关心食品对人体健康的有利作用。益生菌被认为是一种具有生命力的微生物，当人体中摄入积累到一定数量时，就会对人体产生有利的生理作用[1]。通常认为当益生菌在人体内的数量达到107cfu/g（cfu/mL）[2]以上时，益生菌就会粘附在人体的肠道细胞上，发挥其益生作用。益生菌对机体有着其他微生物无法比拟的生理功能。人类利用益生菌尤其是乳酸菌已经有相当长的历史，早期人们总将益生菌发酵作为食品保藏的一种手段。乳制品及发酵乳制品如酸奶等，都是保存益生菌的优良基质。这也是近年来发酵制品研究的重点和热点[3]。在发酵乳制品中，干酪对于益生菌来说，不论是在体外产品的贮藏和运输，还是在体内的代谢消化，都能很好地保护菌种，提高菌种的存活率和保持菌种较高的生物活性。这主要因为干酪本身具有较高的pH和脂肪含量，适合益生微生物的长期生存。而在肠道中干酪本身具有较高的缓冲能力，较高的脂肪和固形物含量，能够有效地保护益生菌免受胃肠道中不利条件的迫害[4-6]。另外，干酪是一种几乎没有乳糖的食品，对于乳糖不耐症的患者来说是一种理想的选择。

2011－04－27 *通讯联系人

王少君（1989-），女，硕士研究生，研究方向：营养与功能食品。

吉林省科学技术厅（20090225）；吉林大学博士基金（20080027）。