夸克干酪加工技术与研究进展

莫蓓红

（乳业生物技术国家重点实验室，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海200436）

夸克干酪加工技术与研究进展

莫蓓红

（乳业生物技术国家重点实验室，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海200436）

夸克干酪巨大的需求推动了其加工技术的不断发展，夸克干酪的生产从最初的传统法发展到离心法、热夸克法和超滤法，加工方法实现了一次次突破。文中总结了加工过程中影响夸克干酪品质的主要因素及作用机理。对膜技术在夸克生产上的应用研究进展进行了介绍。此外，本文还对夸克干酪未来的发展趋势进行了展望。

夸克干酪；加工技术；品质特性；膜技术

夸克干酪（Quarg，也拼为Quark）是一类非常重要的新鲜、酸凝软质干酪。它起源于东欧和中欧，慢慢流行于整个欧洲。在德国，夸克干酪的消费量高于酸奶，在英国、意大利和其他欧洲国家，夸克也有很好的销量[1]。因此，它是商业价值较高的一类干酪。

夸克干酪常常被德国人当作农家干酪（cottage cheese）的替代品，然而，尽管它们都是新鲜、酸凝干酪，具有相似的结构，但它们在生产技术、产品品质和使用方法等方面是截然不同的[2]。

夸克干酪通常用脱脂乳制成，是一种高蛋白、低脂肪的乳制品。它的新鲜、营养和有助于体重控制等特点非常符合现代人追求健康的理念。夸克干酪风味柔和，无需成熟，保质期短，是容易实现本地化生产的干酪产品之一。本文简要概述了近年来夸克干酪加工技术的变革和目前夸克干酪研究的热点，展望了未来夸克干酪的发展趋势，为国内开展和推广夸克生产提供经验。

1 夸克干酪加工方法

夸克干酪与大多数新鲜干酪加工过程很相似，主要包括牛奶处理（如标准化、强化成分）、均质（可选步骤）、热处理（从72℃，15 s到95℃，8 min间变化）、凝乳或发酵、排乳清或浓缩；后热处理（可选步骤）、冷却或热灌装、混合其它成分（可选步骤）、包装、储存。

传统夸克干酪生产采用巴氏杀菌（72℃，15 s）处理原料乳，并用布袋法排乳清，这种加工方法劳动力耗费量大，且无法克服霉菌、酵母污染的问题，限制了夸克干酪的发展。

19世纪50年代和60年代初，第一台夸克分离机被发明并得以使用，现代化机械自动分离乳清得以实现。目前，主流的夸克分离机制造商为Westphalia Separators（德国）和Alfa-Lava（瑞士）[3]。

夸克分离机的发明成为了夸克干酪加工技术不断革新的先驱，之后踊跃出现的技术变革都取得了巨大成功。新的加工法都以提高产率，保持夸克干酪感官最佳品质和控制微生物污染为目标。比如将变性乳清蛋白添加到夸克中的Centriwhey法和Lactal法、热夸克法和超滤法等。这些方法形成了夸克干酪加工技术的不同分支，具体见图1。

图1 夸克干酪加工方法流程图[7]Fig.1 Process flow chart for the manufacture of Quarg Cheese

Centriwhey法加工技术主要工艺参数包括：将夸克生产过程的乳清加热到95℃；冷却并用自动清渣分离机将变性的乳清蛋白分离出来；将这些变性蛋白浓缩物（总固体12%～14%）加入到干酪原料乳中用于下一批夸克的生产。

Lactal法加工技术也包括了乳清蛋白的热变性。将絮状变性蛋白静置沉淀，倾倒出上层清液，得到总固体为7%～8%的乳清浓缩液。将乳清浓缩液冷却并用夸克分离机分离，得到总固体为17%的乳清蛋白夸克。最后，将乳清蛋白夸克通过在线混合的方式添加到正常的夸克产品中。

以Westfalia法为代表的热加工技术的主要工艺包括：对脱脂乳进行95℃～98℃，2 min～3 min的热处理，凝乳后再进行60℃，3 min的热处理，再冷至分离温度25℃，这样可使干酪中乳清蛋白回收率达50%～60%。

超滤法分为前超滤和后超滤。前超滤法是对原料乳进行浓缩，使总固体达到17%～20%后，然后再接入菌种、添加凝乳酶等，均质后可以不经排乳清直接包装[4]。后超滤法则是对凝块进行浓缩，即在排乳清过程中使用超滤设备，操作温度一般为40℃～45℃。后超滤法目前被广泛应用于商业化生产，它的优势是可以完全回收干酪中的乳清蛋白[5]。

如果要生产高脂型夸克干酪，在包装之前需添加适量的甜奶油或发酵奶油。这样的产品在冷藏条件下的货架期通常为2周～4周。对于长货架期的夸克干酪，成品还要进行热处理以降低细菌数[6]。同时可以在分离乳清后和最后的热处理之前在线添加适量的稳定剂。

2 加工过程中影响夸克干酪品质的因素

夸克干酪呈乳白色或者淡黄色，有温和清爽的酸味，质地柔软并稍有弹性，涂抹性良好，表面没有水或乳清析出[2]。夸克干酪通常为奶油状，无干燥现象或粒状物出现。夸克干酪的主要缺陷包括：水分含量过高；容易被微生物污染从而产生不良风味；凝乳中蛋白水解活性过高，易出现苦味；不同批次间干酪品质不一致以及保质期内乳清析出等。夸克干酪加工过程中的原料及工艺参数都会对其产品特点产生影响，其中的主要影响因素包括以下几点：

2.1 发酵剂及发酵条件对夸克干酪品质的影响

发酵剂及发酵过程对夸克干酪品质具有着重要的影响：发酵产生的乳酸赋予夸克干酪清新的酸味；发酵可以降低牛奶pH使乳凝结，促进乳清析出；发酵剂菌种的生长可抵制杂菌生长等[8]。

传统的夸克干酪通常使用乳酸链球菌（Streptococcus lactis）或乳脂链球菌（Str.cremoris）作为发酵剂。也可添加一些其它菌株来增加独特的风味，如丁二酮乳酸链球菌（Str.diacetilactis）或蚀橙明串珠菌株（Leuconostoc citrovorum）[9-10]。这两株菌可发酵柠檬酸，产生乙醛和丁二酮等特征风味物质。

为了提高生产效率，也曾有人尝试用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌作为夸克干酪的发酵剂[11]。使用这两株菌生产夸克干酪，可大大缩短发酵时间，但苦味出现的频率更高，风味与酸奶相似。

一般来说发酵时间越长，产生的风味物质越多。目前，夸克干酪的生产仍倾向于使用长时间发酵法，较佳的培养温度为21℃，发酵至pH4.6，需要12 h～16 h。如果将发酵温度慢慢提高，形成的凝胶结构会逐渐变得粗糙，粘度和硬度值也有所增加。

2.2 凝乳酶对夸克干酪品质的影响

夸克干酪生产过程中通常添加少量凝乳酶，约为酶凝干酪添加量的十分之一。添加凝乳酶可提高凝胶硬度，帮助凝块收缩，更好的析出乳清。同时，添加凝乳酶能减少排乳清过程中酪蛋白的损失，降低成品过酸几率。

虽然添加凝乳酶有助于增加夸克干酪的固形物，但大量研究证实了过高的凝乳酶和钙含量与产品的苦味缺陷有关[12-13]。适量添加凝乳酶能在增加产量与减少苦味之间求得一个较佳的平衡。

2.3 工艺参数对夸克干酪品质的影响

制作夸克干酪时，在发酵前对乳进行一定的较高温度热处理会使干酪结构更加细腻和稠厚。Kelly等研究发现，与普通的巴氏杀菌相比（72℃、15 s），更高温度下的热处理（90℃、10 min）能够带给夸克干酪更高的水分含量以及更开放的微观结构，并且使整体结构更松软[14]。热处理还能够减少乳清中的β-乳球蛋白和α-乳白蛋白的含量，这表明上述两种蛋白都已经变性并形成凝乳[15]。

Keim通过研究夸克的微观结构实证了夸克主要通过疏水作用而稳定，与脱脂酸乳结构相似。在夸克中还发现了二硫键，这主要形成于为使乳清蛋白变性而对牛奶进行的预热处理，而非形成于发酵过程[16]。经过高热处理后，乳清蛋白大量变性（>80%），形成的凝胶分支更多，孔更细密，连续性也更好，与未经加热处理的牛奶形成的凝胶相比，持水性显著提高。

排乳清过程对夸克干酪的得率和品质都有重要影响。在pH下降到4.5的过程中，凝块的硬度会随pH的下降而增大。在pH低于4.6时切割排乳清，将会造成大量氮随乳清流失。同时终产品因过度酸化而引起风味缺陷。所以，排乳清最好在pH4.7～4.8下进行。

在25℃～85℃范围内，提高凝块温度有利于乳清的排出，并且可以增加产品的弹性。但温度过高，又会导致干酪偏干、有粉感。所以，通常夸克离心分离机的操作温度为32℃～44℃，而超滤膜分离的操作温度为40℃～45℃[2]。

3 膜技术应用于夸克

随着膜技术的发展，干酪的生产方式发生了重大的变革。应用超滤（UF）可将脱脂奶总固形物浓缩至17%～20%，从而不用后期排乳清，一方面大大提高了得率，另一方面是减少了分离设备的投入。

超滤浓缩后的脱脂乳按照传统的方式进行接种、发酵，得到的夸克干酪会变得具有黏性、外表油亮并产生苦味。用这个方法生产的夸克比传统法生产的夸克的总蛋白质含量相同，但超滤夸克却含有更多的乳糖、钙和灰分，如表1。

表1 用超滤浓缩脱脂乳和普通脱脂乳制得夸克的成分组成Table 1 Composition of quarg made from UF concentrate and from skimmed milk

上述超滤法生产的夸克的苦味缺陷与产品中过高的钙含量有关。为了消除这种苦味，可以先对脱脂乳进行有控制的发酵，使pH降到5.8后再进行超滤。酸化有助于降低成品夸克的钙含量，从而大大降低产品的苦味会[17]。当然，最好的办法是采用后超滤，即超滤酸凝后的乳（pH=4.6），则完全不会产生苦味。

还有很多生产者将分离出来的乳清通过超滤回收蛋白，再将这些乳清蛋白进行热处理变性后回添到原料乳用于生产热夸克。Tratnik等的研究表明，当牛奶与UF乳清按2∶1混合，且无论这些凝结的UF乳清蛋白在发酵前或是在发酵后凝乳酶添加前加入，得到的夸克样品的感官特性与新鲜干酪相似，但得率提高了约20%[18]。

Pfalzer等曾通过添加甜乳清超滤保留液（UFR）来强化原料乳，并研究了不同添加比例在热夸克（含12%干物质和4%蛋白）生产中对工艺效果（产率、发酵行为）、成品成分组成和感官的影响。结果表明，分别添加25%，50%和75%的UFR会导致排乳清过程中干物质和蛋白质的损失逐渐增加。添加UFR生产的夸克虽然不能满足德国法规中夸克必须含有18%干物质的要求，但可以使产率提高29%。此外，添加50%和75%UFR的夸克产品有明显的变色，而添加25%UFR对产品品质不会造成显著影响[19]。

还有一些研究者尝试将纳滤、微滤等方法应用于夸克的生产。Germano等在生产新鲜夸克类干酪时用纳滤对牛奶进行预浓缩。结果发现用纳滤浓缩的牛奶制成的夸克比传统夸克更甜（乳糖含量更）、钙含量更高且没有苦味。同时分离出的乳清含有更高的固体和乳糖含量，与传统夸克的酸乳清相比，处理更为容易[20]。也有专利中提到用微滤来分离酪蛋白和乳清蛋白的方法：即用脱脂乳通过微滤（条件：膜孔径0.1 mm～0.8 mm，2℃～20℃和pH5.8～7），收集乳清透过液和富集酪蛋白的保留液。该方法可以为连续生产不排乳清的新鲜干酪（如夸克）提供可能，并能够增加工厂生产能力[21]。

近年来，夸克生产用的膜材料也在不断发展中[22]，从最早的陶瓷膜、中空纤维膜到现在最新的聚醚砜树脂（PES）。通量更高、清洗更易的膜材料逐渐成为主流，超滤效率的不断提高，也使得用膜技术生产夸克的成本不断下降。

4 夸克干酪的发展趋势

过去，人们为了大批量的生产夸克干酪，更多的关注于工艺改进以提高生产效率和得率。然而，随着时代的发展，生产商的目光开始更多地投向于夸克干酪附加值的提升，特别是营养方面，这将逐渐成为未来夸克干酪发展的主流方向。

提升夸克干酪营养价值的尝试与研究主要集中在四个方面：进一步降低脂肪含量[5]；优化蛋白组成结构，提高消化吸收率[23]；提高钙含量和添加益生菌。

其中，改变蛋白组成结构和提高钙含量是与工艺发展密切相关的，新的夸克生产工艺中保留或回添了大量的乳清蛋白，乳清蛋白作为一种高营养价值蛋白，大大提升了产品的蛋白质功效比、生物学价值和蛋白净利用率。采用膜技术可以提高产品的钙含量，但夸克中过高的钙往往会引起苦味。所以在提高钙含量的同时，又需要解决苦味的缺陷，这也是目前研究的热点之一。

随着益生菌食品的异军突起，越来越多的人尝试以干酪作为益生菌的载体[24-25]。许多科学家都对益生菌在夸克干酪中的存活与作用产生了巨大的兴趣，他们普遍认为夸克等新鲜干酪非常适合作为益生菌的载体，因为与液态发酵乳制品相比，干酪在肠道停留的时间会更长，更有利于益生菌在肠道的定殖和吸收[26]。欧洲的少数制造商甚至已开始尝试生产添加了双歧杆菌、干酪乳杆菌和嗜酸乳杆菌等益生菌的夸克产品，这些益生菌通常采用包装前后混合的方式进行添加，以提高其存活性或是降低其对风味的影响。

另外，随着膜技术的大量运用和其它先进乳制品加工手段的出现，未来的夸克干酪一定会以不一样的面貌呈现在世界各地的消费者面前，成为最与时俱进的经典干酪之一。

[1]Jelen P,Renz-Schauen A.Quarg manufacturing innovations and their effects on quality,nutritive value and consumer acceptance[J]. Food Technology,1989,43:75-81

[2]Fuquay J W.Encyclopedia of Dairy Sciences 2nd Edition,One-Volume Set[M].USA:Elsevier Science&Technology,2011

[3]Winwood J.Quarg production methods-Past,present and future[J]. Journal of the Society of Dairy Technology,1983(36):107

[4]Hurley M J,Larsen L B,Kelly A L,et al.Cathepsin D activity in quarg[J].Int Dairy J,2000,10:453-458

[5]Hoffmann W.Effects of microparticulated whey proteins on consistency of fat-reduced quarg products[J].Milchwissenschaft-Milk Science International,1994,49(6):312-315

[6]Rsenthal I,Rosen B,Bernstein S.Surface pasteurization of cottage cheese[J].Milchwiss-Milk Sci Int,1996,51(4):198-201

[7]Puhan Z,Driessen F M,Jelen P,et al.Yoghurt,Fermented Milks, Quarg and Fresh Cheese[J].Mljekarstvo,1994,44(4)285-298

[8] 张玲改.夸克干酪生产关键工艺研究[D].北京:中国农业大学, 2005

[9]Sebastiani H,Gelsomino R,Walser H.Cultures for the improvement of texture in quarg[C].IDF Symposium on the Texture of Fermented Milk Products and Dairy Desserts.Vicenza:IDF,1998:78-92

[10]Shal N,Jelen P,Ujvarosy S.Rennet efects and partitioning of bacterial cultures during quarg cheese manufacture[J].Jounral of Food Science,1990,55(2):398-400,454

[11]Shah N P,Fedorak R N,Jelen P J.Food consistency efects of quarg in lactose malabsorption[J].Intenrational Dairy Jounral,1992,2(4): 257-269

[12]Sohal T S,Roehl D,Jelen P.Rennet as a Cause of Bitterness Development in Quarg[J].Journal of dairy science,1998,71(12):3188-3196

[13]Mara O,Kelly A L.Contribution of milk enzymes,starter and rennetto proteolysis during storage of quarg[J].International Dairy Journal, 1998,8(12):973-979

[14]Kelly A L,O'Donnell H J.Composition,gel properties and microstructure of quarg as affected by processing parameters and milk quality[J].International Dairy Journal,1998,8(4):295-301

[15]Mortazavi S A.Microsture and physical properties of quarg cheese as affected by different heat treatments[J].Journal of Food Processing and Preservation,2010,34:2-14

[16]Keim H S.Process-induced stabilizing bonds in fermented milk products[J].Milchwiss-Milk Sci Int,2007,62(4):422-425

[17]Mahaut M,Maubois JL,Zink A,et al.Elements de fabrication de fromages frais par ultrafiltration sur membrane de coagulum de lait[J]. Tech Lait,1982,961(2):9-13

[18]Tratnik L,Benkovic G,Borovic A,et al.Production of fresh cheese enriched with ultrafiltered whey proteins[J].Milchwiss-Milk Sci Int, 1996,51(11):624-628

[19]Pfalzer K,Jelen P.Manufacture of thermo-quarg from mixtures of UF-rententate of sweet whey and skim milk[J].Milchwiss-Milk Sci Int,1994,49(9):490-494

[20]Germano M,Giorgio Z,Fiorenzo O,et al.The pre-concentration of milk by nanofiltration in the production of Quarg-type fresh cheeses [J].Lait,2000,80(1):43-50

[21]Fonterra Coop Group Ltd.Dairy product and process:NZ,555477-A [P/OL].2008-6-27,http://www.iponz.govt.nz/app/Extra/IP/Mutual/ Browse.aspx?sid=635442265627507709

[22]Sharma D K,Reuter H.Quarg-making by ultrafiltration using polymeric and mineral membrane modules:a comparative performance study[J].Lait,1993,73:303-310

[23]Sheth H,Jelen P,Ozimek L,et al.Yield,Sensory Properties,and Nutritive Qualities of Quarg Produced from Lactose-Hydrolyzed and High Heated Milk[J].Journal of Dairy Science,1988,71(11):2891-2897

[24]Djuric M S,Ilicic M D,Milanovic S D,et al.Nutritive characteristics of probiotic quarg as influenced by type of starter[J].Acta Period Technol,2007,38:11-9

[25]MILANOVIC S D,PANIC M D,CARIC M D.Quality of quarg produced by probiotics application[J].Acta Period Technol,2004,35: 37-48

[26]SalminenS.HealtfulpropertiesofLactobacillusGG[J].Dairy Ind.Int., 1994,59(1):36-37

Production Methods and Research Progress in Quarg

MO Bei-hong
（State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Dairy Research Institute，Bright Dairy&Food Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China）

The huge demand of Quarg drove the development of its processing technology.Quark production methods achieved continuous breakthroughs，from traditional method to centrifugation，Thermo-quarg and ultrafiltration methods.Main factors and mechanisms that affect the quality of quarg were summarized and the research and application progress of membrane technologies in Quark production were introduced.In addition，the prospect of future trend of Quarg was also discussed.

Quarg；production technology；quality；membrane technology

2013-08-29

上海市科委启明星项目资助（13QB1400200）

莫蓓红（1978—），女（汉），高级工程师，硕士，从事乳品研究与开发。

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.19.035