益生元对干酪品质影响的研究进展

李玲玉，赵悦，闫清泉，赵中华，李志国，宗学醒

内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司（呼和浩特 011500）

干酪，又称“奶酪”或“乳酪”，以牛乳或羊乳为原料添加菌种和凝乳酶经发酵、凝乳加工制成。干酪中不仅含有丰富的蛋白质和脂肪，还有丰富的有机酸和糖类，矿物质元素钙、磷、钠、钾、镁及维生素等多种生物活性物质。因其具有较高的营养价值、口感和风味的多样性以及功能特性等，在世界上受到越来越多人的喜爱。随着益生元产业的快速发展，市场对功能性益生元认知度也越来越高，功能性益生元产品具有很大的开发潜力。食品工业中常用作功能性食品的益生元主要有菊粉、低聚半乳糖、低聚果糖和低聚异麦芽糖，它们对调节肠道菌群平衡有一定的益处，增加生产的短链脂肪酸和降低发生疾病的风险[1]。

益生元可对干酪的理化性质、流变性和感官特性产生积极影响，其影响主要取决于产品基质、益生元类型及添加益生元的含量[2]。益生元在改善免疫功能、促进矿物质吸收及调节脂类代谢等生理调节功能方面有着重要作用。随着高血压和肥胖症患者增多，在干酪生产中添加益生元以期通过减少钠和脂肪含量增加健康益处非常必要。在益生菌干酪加工过程中，益生元可以增强益生菌在干酪基质中的存活能力，同时还能提升干酪的健康功能。利用益生元对干酪保持益生菌活性及品质改善的研究具有较高的研究价值和现实意义。因此，深入了解益生元的性质、功能和应用，对推动我国益生元产业健康发展和人们饮食健康具有重要意义。

1 益生元概述

1.1 益生元特性

益生元定义最早由Gibson和Roberfroid首次提出，被定义为“是指一些不易被宿主消化吸收，能选择性地促进体内有益菌代谢增殖，从而改善宿主健康的有机物质”[3]。但在2016年根据国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）的要求进行重新定义：益生元是指一种被宿主微生物选择利用的具有健康益处的基质[4]。益生元一般被称为未被人类消化酶消化的低分子量碳水化合物，可积极调节肠道微生物菌群的组成和活性[5]。益生元是在建立健康微生物菌群时，对宿主健康有益的常用物质之一[6]。同时，还被认为能够抑制病原菌的生长，特别是大肠杆菌、空肠弯曲杆菌和其他病原菌等[7]。

根据益生元的功能特性，市场上已开发出许多含有益生元成分的功能食品，其中功能性食品指是一种添加营养成分或其他物质的产品，对人类健康有较大益处的食品。功能性原料中的膳食纤维可以是益生元，但并非所有的膳食纤维都是益生元，仅有可溶于水并能被肠道细菌消化的膳食纤维（称为可溶性膳食纤维）和那些不溶于水但能在大肠中发酵的膳食纤维才属于益生元。益生元主要是由寡糖组成，同时也包括多糖，如抗性淀粉、果胶、糊精等。常用的益生元有菊粉、低聚半乳糖（GOS）、低聚木糖（XOS）、低聚果糖（FOS）、低聚异麦芽糖（IMO）、甘露寡糖（MOS）及β-葡聚糖，它们对产品的品质和营养特性有重要作用[8]。在乳制品中添加益生元是一种很好的产品升级表现，一方面可以增强有益的健康作用，另一方面可以改善其理化和感官特性，替代脂肪成分，增加膳食纤维含量。

1.2 益生元功效

益生元作为一种功能性食品配料，在促进人类健康方面有着极其重要的作用。益生元的生理功能主要包括：促进肠道有益菌增殖、改善肠道菌群、抑制腐败菌生长；有些益生元还能够刺激肠道蠕动；能够提高机体免疫力、抵抗病原菌，以防止疾病的产生；可促进营养物质的吸收，加强营养健康等功效。除此之外，益生元的抗氧化特性也非常重要。肠道菌群对健康的重要性日益凸显，益生元化合物通过肠道微生物发酵产生短链脂肪酸，短链脂肪酸的产生与改善肠道功能、矿物质吸收、调节脂质和糖代谢及降低疾病风险等多种生理因素有关[9]。此外，益生元的摄入有利于益生菌的生长，从而增强胃肠道和免疫系统，阻碍致病菌产生[10]。益生元是细菌稳定状态受到影响时，常用于维持健康微生物或重新建立菌群平衡的物质之一。

益生元不仅具有良好的生理功效，而且某些益生元具有较好的加工特性，在食品工业中广泛应用，也表现出较好的应用效果。Junyusen等[11]研究表明，添加菊粉有助于增加蛋白质基质网络的孔隙度，可以改善低脂干酪的组成、质地和微观结构特征。在干酪中添加麦芽糊精的木薯粉，可以增加乳脂性、口腔涂层的光滑性和降低柔软未成熟奶、干酪的硬度，这一特性是由于麦芽糖糊精破坏蛋白质基质，并由于麦芽糖糊精较高的水结合能力而增加水分水平[12]。益生元不仅可应用于干酪，还可用于生产乳制品、饮料、保健品、糖果、婴儿配方奶粉、全麦面包、谷物棒、巧克力及肉制品等，应用领域十分广泛[13]。食用益生元产品对健康益处颇多，如抗糖尿病和降压特性，改善血脂、增强免疫和维持肠道健康等[14]。

2 益生元对干酪品质的影响研究

随着消费者对食品营养功能意识的增强，开发具有益生作用的干酪产品符合市场趋势。干酪是以酪蛋白网状结构为主要基质，脂肪、矿物质、水及替他成分填充在网状内的结构。有些软质干酪含水量较高且持水性差，在储存运输过程中会有乳清析出现象进而影响干酪品质；还有些益生菌干酪在加工过程中受温度或排乳清等工艺过程影响，导致益生菌活菌数降低。添加益生元可以有效改善上述这些问题。多糖类型的益生元具有凝胶性能，能够增加干酪的持水性；有些益生元属碳水化合物基质的脂肪替代物，可以改善干酪的内部结构，使产品口感获得类似于奶油的润滑感；益生元对益生菌存在保护作用，可防止在加工过程中菌株失活，且对益生菌能够促进生长。因此，添加合适的益生元能提升产品加工过程中的加工特性，增强终产品的品质。

2.1 益生元对干酪得率的影响

得率是评价干酪生产效益的重要指标，影响干酪得率的因素主要有干酪中的脂肪、蛋白和水分含量[15]。干酪中的脂肪含量是原料乳中脂肪含量的10倍左右，属于高脂肪食品，然而过高的脂肪摄入会导致肥胖及疾病的发生，因此，降低干酪中脂肪含量，寻求脂肪替代品以保证干酪的品质尤为重要。部分益生元成分可作为脂肪的替代品，从而在减少干酪脂肪时使其具有与全脂干酪相似的感官、物理化学和流变学特性，还可以增加产品得率。单一益生元如菊粉具有很强的水结合能力，将菊粉应用在干酪中，可维护干酪中蛋白、脂肪及水分的三维网状结构趋于稳定状态，乳清析出量降低，干酪得率提高。多种益生元之间的协同作用较单一益生元提高干酪得率的作用效果更佳。

2.2 益生元对干酪理化性质的影响

益生元可作为碳水化合物替代基质的脂肪，在一定程度上会保持结构的稳定性，改善水相结构，减少水分流失，增加持水性，形成脂肪的黏稠度和润滑感，且对人体健康产生积极的作用。曹楠[16]研究表明，菊粉的添加对低脂新鲜干酪的脂肪含量没有改变，但可促进低脂新鲜干酪中乳酸菌加快发酵产酸，提高有机酸浓度，导致pH降低。据报道，添加菊粉可以提高干酪的水分含量，降低蛋白质含量、脂肪含量和灰分含量，而pH没有显著变化，因为菊粉溶于液体溶液后，会形成微晶体的结构，以此改善产品的乳脂性[17]。

2.3 益生元对干酪质构的影响

干酪属于高蛋白、高脂肪的乳制品，其内部质构为稳定水分、蛋白质、脂肪构成的三维网状结构，脂肪起到连接作用，蛋白质分子镶嵌在内部。当干酪中的脂肪减少时，势必会破坏结构的稳定性，使水分大量流失，导致干酪的结构发生密集、硬脆的变化。Ferrão等[18]研究表明，添加14.4 mg/mL低聚木糖在改善奶油干酪理化性质的同时，可降低稠度、流动性、黏度和粒度，增加弹性、硬度和熔化能力。同时也表明益生元成分对产品的最终质地、纤维含量和感官接受度产生积极影响。

2.4 益生元对干酪感官特性的影响

干酪产品具有良好的色泽和风味等感官品质，其风味主要在微生物酶的作用下，通过复杂的生化途径分解干酪中的蛋白质、脂肪、乳糖和柠檬酸而形成挥发性代谢物[19]。在产品表现上，感官品质对于消费者的购买力起重要作用。益生元在干酪感官品质表现上有重要作用，不同益生元会对干酪风味产生不同的影响，但对干酪的色泽和风味没有不良感官现象。

Liu等[20]研究表明，浓度1%低聚异麦芽糖适合用于益生菌切达干酪的生产，在此条件下，具有较佳的香气、风味等感官特性。当添加等比例的菊粉和低聚果糖时，干酪中亚油酸含量随成熟期的增加而增加，瑞士干酪表现出良好的感官接受度、良好的嗜酸乳杆菌和动物双歧杆菌亚种的活菌数。Kavas等[21]研究表明，山羊奶酪在储存过程中检测到的香气化合物主要由醇类和酸类组成，而益生元和益生菌的使用可以增加干酪中的香气化合物数量，在成熟的最后阶段，可以强烈感受香气化合物的风味。总的来说，益生元对干酪的感官特性影响也取决于益生元的成分和作用浓度，但均具有良好的感官评价效果。

2.5 益生元对干酪微生物的影响

现如今，益生菌的作用在许多干酪中得以体现，而限制益生菌干酪生产的最重要因素是微生物无法维持其稳定性。在乳制品中添加富含益生元成分的植物提取物或膳食纤维则有利于益生菌生长。益生元和益生菌的结合使用具有一定的共生效应，可以调节微生物菌群，益生元可作为碳源用于增加干酪中益生菌的存活率，对产品的微生物结构起到稳定作用。

乳制品中添加益生元在改善产品质地、口感润滑度及结构的同时，维持微生物的生长。菊粉和低聚半乳糖对嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌有一定的益生作用，可促进益生菌的生长。Speranza等[22]研究表明，低聚果糖可以在新鲜奶油奶酪存储的28 d后使罗伊乳杆菌增殖，且对感官表现没有不良影响。陈又铭等[23]研究表明，低聚果糖对双歧杆菌有增殖的功效，可促进乳制品中的益生菌繁殖，并对肠道健康产生有益作用。Singla等[24]研究表明，益生元特性表现与益生菌的种类有关，益生效果的强度可能因菌种发酵特性、生长能力及分泌水解碳源的诱导酶类别不同而存在差异。益生元在加强干酪中有益菌增殖的同时，人体摄入后可改善由菌群失调引起的健康问题，甚至可以重新平衡肠道菌群，主要通过刺激肠道内有益菌微生物菌群的生长，从而抑制有害细菌的增殖[25]。

3 结语

消费者对膳食营养健康意识已越来越高，食品工业对于开发功能性干酪产品快速推进。干酪作为益生元的良好功能载体，益生元在增强干酪储存状态的同时既能替代干酪中的脂肪物质，又能更好保护干酪的良好品质。综述益生元成分对干酪产品得率、质构、理化性质及微生物的影响，均表现出改善作用，同时对人类健康的益处明显增强，为我国乳品科学研究和推动功能性干酪工业化生产奠定坚实基础。