蒙古奶酪的工艺优化及其功能性产品开发研究进展

李晓东，焦 阳，刘 璐，柴 静，程金菊，马春丽

（东北农业大学食品学院，乳品科学教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150036）

中国乳制品加工的历史十分悠久，不同地区对于原料乳有独特的加工方式。在以摄入乳制品为主的蒙古地区，蒙古奶酪是当地人民的生活必需品，在饮食结构上占有重要地位。

蒙古奶酪由于形状类似于普通豆腐，因此也被称为奶豆腐。传统蒙古奶酪根据加工工艺不同可以分为熟奶豆腐、酸奶豆腐和白奶豆腐[1]。与西方干酪相比，传统蒙古奶酪由于没有成熟期，能够产生强烈风味的物质含量较少，风味柔和，更容易被多数中国人所接受，具有良好的市场前景。同时，蒙古奶酪由于益生菌资源丰富、结构致密，具备开发功能性乳制品的巨大潜力，进而丰富蒙古奶酪种类。然而目前市售蒙古奶酪多数是由牧民手工制作，工业化程度较低，不同地区加工方式和发酵剂种类差异较大，导致产品质量不稳定且贮藏期较短，严重制约了蒙古奶酪的发展。基于此，本文对工业化生产蒙古奶酪面临的主要障碍及工艺优化方式进行概述，并对功能性蒙古奶酪的开发进行展望，以期为今后我国传统奶酪的发展和创新提供一定的理论参考。

1 蒙古奶酪的食用价值

蒙古奶酪不仅含有丰富的营养成分，也含有宝贵的益生菌资源。这些益生菌不仅可以黏附于肠道上，调节肠道菌群，发挥独特的益生特性，也会在发酵过程中产生具有功能活性的物质，为人体健康带来益处，具有较高的食用价值。

1.1 营养成分

蒙古奶酪营养价值很高，但由于不同地区加工工艺不同，营养成分含量也有所差异[2]。蒙古奶酪中蛋白质主要为酪蛋白，其蛋白质消化率接近100%，是人体补充优质蛋白质的良好来源。蛋白质在微生物和酶的作用下产生的氨基酸比例均衡，其中亮氨酸、赖氨酸等必需氨基酸占氨基酸总量的36.10%～37.75%[3]。蒙古奶酪中脂肪酸种类众多且含量丰富[4]，这些脂肪酸不仅提高了蒙古奶酪的营养价值，也带来独特的风味。同时，蒙古奶酪中富含多种微量元素，且利于吸收，是补充钙、磷、铁、锌的优质食品[3]。另外，在蒙古奶酪的制作过程中，大部分乳糖随乳清排出，还有部分乳糖在乳酸菌的作用下被分解[2]，因此蒙古奶酪中乳糖含量较低，可以避免大多数亚洲人种由于缺少乳糖酶导致乳糖不耐受的症状。

1.2 益生菌

传统蒙古奶酪作为由生牛乳制备的乳酸菌发酵产品，其中天然益生菌资源极其丰富，不仅可以发挥较强的功能特性，也显著改善蒙古奶酪的品质。对蒙古奶酪菌群多样性进行分析，发现其中存在的有益微生物，一类主要作为发酵剂，缩短发酵时间，如乳酸乳球菌和德氏乳杆菌等[5-6]，另外还含有一些益生菌，它们具有高蛋白水解和分解肽的活性，可对奶酪中的蛋白、脂肪进行水解，产生良好的风味物质。目前研究人员已经将传统蒙古奶酪中的一些具有益生作用的乳酸菌进行分离纯化[7-10]，未来可以开发成为我国自主知识产权的益生菌菌株，具有潜在的应用价值。

1.3 功能活性物质

随着对蒙古奶酪研究的深入，其中越来越多的功能特性逐渐被人们认可。研究人员从蒙古奶酪中分离出了胞外多糖（exopoly saccharides，EPS）、细菌素、丁酸等优良的功能活性物质，这是由蒙古奶酪独特的微生物群落结构带来的。蒙古奶酪中的戊糖片球菌[11]、植物乳杆菌[12]、副干酪乳杆菌[13]产生的EPS除了可以增加菌体的肠道黏附性，有助于菌体在恶劣的环境条件下生存外，还具有免疫调节作用[14]，并且能够作为增稠剂和质地改良剂改善蒙古奶酪的品质。戊糖片球菌还可以产生细菌素[15]，延长蒙古奶酪贮藏期。蒙古奶酪中的明串珠菌[16]通过产生高浓度的丁酸，激活游离脂肪酸受体2以提高胰岛素水平，从而降低Ⅰ型糖尿病小鼠血液中的葡萄糖含量，达到降血糖的目的。

2 蒙古奶酪工业化生产研究现状

传统蒙古奶酪加工历史悠久，然而在传统制作工艺下生产的蒙古奶酪由于大多数是凭操作人员经验进行制备，其加工工艺没有严格的参数可以借鉴，并且在人工操作时对酸度控制和排乳清阶段温度控制不严导致蛋白质损失较多，出品率较低，不能将其加工工艺直接应用于工业生产。目前，市售蒙古奶酪大多延用传统生产模式，利用自身和环境中的微生物进行自然发酵，在整个发酵过程中微生物环境比较复杂而且存在不确定性，产品的感官品质不稳定。不仅不同地区蒙古奶酪的工艺流程及发酵剂乳酸菌群落差异性较大[17]，同一地区不同厂家原料乳中微生物的菌群结构差异也较大[18]。而且传统蒙古奶酪生产周期较长，不仅影响成本，产品质量与安全也难以得到保障。因此，为了获得质量稳定、生产周期短、出品率高、适口性好、安全性高的蒙古奶酪，未来需要在提升品质和延长贮藏期等方面将生产工艺优化后，再进行工业化生产。

2.1 蒙古奶酪风味改良

干酪的风味是影响干酪品质最重要的基本属性，其风味物质主要来源于发酵及贮藏过程中微生物对原料乳中相关成分的代谢。乳酸菌是蒙古奶酪发酵过程中含量最高的微生物，主要通过代谢乳糖产生有机酸的方式对风味进行调节。除此之外，由于排乳清阶段温度较高，不利于乳酸菌的存活，因此在蒙古奶酪中嗜热栖热菌（Thermus thermophilusN-1）的丰度仅次于乳酸菌[19]。嗜热栖热菌不仅可以代谢乳糖，还可以通过三羧酸循环等特殊途径产生醋酸盐、丙酸盐、柠檬酸盐和其他有机酸，是蒙古奶酪风味有别于其他干酪的重要原因。此外，其他微生物也会对风味产生影响，例如：乳球菌和不动杆菌可以促进挥发性风味物质和有益氨基酸的生成，链球菌和沙雷氏菌可以促进氨基酸进一步分解代谢[20]；植物乳杆菌产生的丙酸和丁酸[21]，赋予奶酪不受欢迎的酸败味。制约蒙古奶酪发展的最主要因素是其风味较酸，不易被消费者接受。针对这一问题，目前的研究主要对影响蒙古奶酪风味的挥发性风味化合物及非挥发性风味化合物的种类、感官阈值及代谢途径进行分析，以探究解决方法。

蒙古奶酪中挥发性风味物质以中、短链脂肪酸类化合物、醇类化合物、酮类化合物、芳香族类物质为主[22]，对奶酪气味有较大影响。这些挥发性风味物质主要在发酵阶段由乳酸菌代谢形成，与其他干酪相比，短链及中长链脂肪酸类和醇类化合物含量较高，这种脂肪酸会赋予蒙古奶酪一种类似于酸败、肥皂味以及蜡味的风味。洋洋等[23]使用电子鼻技术对蒙古奶酪风味进行分析，结果表明，引起不同种类蒙古奶酪感官差异的挥发性风味物质主要是氢氧化合物、甲烷以及有机硫化物和萜类物质。然而由于各种风味物质的感官阈值不同，其含量高低不能作为评价产品相关风味感官强度的唯一标准，还需要结合其他技术手段进行验证。

非挥发性风味物质的种类及含量对蒙古奶酪滋味的强烈程度造成较大影响，其主要代谢途径有糖代谢、蛋白代谢和脂类代谢。首先，蒙古奶酪中存在兼性异型发酵乳酸菌（如植物乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳球菌等），可以利用一种或多种糖，通过同型乳酸发酵和专性异型乳酸发酵，产生多种风味物质。在蛋白水解系统中，乳酸菌在发酵过程中将原料乳中的酪蛋白降解，产生的肽、氨基酸及其衍生物（如各种醇、醛、酸、酯和含硫化合物等）是蒙古奶酪中重要的风味化合物[24]。同时，乳酸菌的自溶可使肽酶或蛋白酶释放到胞外，进一步降解环境中的蛋白质，在加速蒙古奶酪成熟的同时，对风味物质的生成也起到促进作用[25]。李博等[26]在蒙古奶酪中共检测到17 种游离氨基酸，其中含量较高的氨基酸为脯氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸，为蒙古奶酪提供甜味和鲜味等优良风味。在蒙古奶酪中检测出的许多乳酸菌都具有酯酶活性[27]，这些酯酶水解脂肪产生游离脂肪酸，是形成蒙古奶酪滋味的最主要因素。与西式奶酪相比，蒙古奶酪在制作过程中不添加高脂肪物质且未经过成熟工艺，产品中游离脂肪酸含量较少，主要包括乙酸、己酸、癸酸、十二酸、十四酸、十六酸、壬酸和9-癸烯酸[28]。目前的研究表明，在发酵食品的生产过程中，脂肪的酶促代谢受到限制[29]。为解决这一问题，研究人员已经成功对某些来自于乳酸乳球菌、瑞士乳杆菌和干酪乳杆菌的酯酶基因进行克隆表达[30]，未来可以通过基因工程改造削弱或过度表达相关基因，进一步提升蒙古奶酪的风味。

传统蒙古奶酪为了延长贮藏期，会增加奶酪的酸度，减少水分，导致这种奶酪酸味相对强烈、口感较硬，在滋气味、组织状态上存在一定的缺陷，影响国民普遍接受程度。目前关于蒙古奶酪风味的研究主要集中在对产品中微生物或乳酸菌的多样性分析以及产品中风味物质成分及含量等方面，未来可以基于电子鼻、电子舌等智能化品质评价设备，结合现有研究结果，明确其呈味的关键因素，建立菌群种类、发酵酸度与风味三者间的关联性模型，同时从中靶向筛选出可形成传统风味且产酸适宜的优良发酵剂菌种，评价其发酵产酸产味特性，对其扩大培养，制备蒙古奶酪专用发酵剂，推进对蒙古奶酪风味的研究。

2.2 延长贮藏期

蒙古奶酪的贮藏期较短是制约其产业发展的重要因素。在贮藏过程中，酵母菌等微生物会导致蛋白质水解，最终在酶的作用下将氨基酸转化为胺、2-酮酸或其他游离氨基酸等，使产品品质劣变。尽管蒙古奶酪在发酵过程中微生物产生的有机酸和细菌素会发挥抑菌作用，在加热排乳清阶段也可以杀灭部分微生物，但作为一种新鲜干酪，相较于其他干酪水分含量较高，且缺少盐渍工艺，在25 ℃下仅能保存5 d[31]。目前市售蒙古奶酪的保藏方法多为冷藏，Wei Qi等[32]研究冰温贮藏技术对蒙古奶酪贮藏期的影响，发现与－2 ℃条件下贮藏的蒙古奶酪相比，在－4 ℃贮藏可以更有效地延长蒙古奶酪的贮藏期。为进一步延长蒙古奶酪贮藏期，张小羽等[33]在冷冻前对蒙古奶酪进行超高压处理，可有效提高冻藏蒙古奶酪的品质并改善其微观结构。Feng Jing等[34]的研究表明，使用超临界二氧化碳杀菌处理后的蒙古奶酪在25 ℃条件下的贮藏期可达20 d，贮藏过程中奶酪的致病菌总丰度较低，质构变化较小，同时也降低了挥发性风味物质（酸类和酯类）含量，可以有效提升蒙古奶酪贮藏过程中的品质。此外，也有许多研究人员利用不同材料（如壳聚糖、亚麻籽胶、淀粉、麦芽糊精、聚乳酸-柠檬精油等）在蒙古奶酪表面形成具有抗菌性能的可食用涂层，不仅可以延缓微生物生长，减少质量损失，对蒙古奶酪的品质也有一定程度的提升[35-37]。Zhang Xin等[38]利用非靶向代谢组学结合游离氨基酸定量检测对蒙古奶酪贮藏过程中的代谢物变化进行分析，研究表明，差异代谢物的产生主要与氨基酸代谢有关，如β-丙氨酸代谢和甘氨酸代谢等。并且随着贮藏时间的延长，代谢产物短链脂肪酸、2-十一酮和乙酯含量不断增加，导致整体可接受度下降。未来可以通过添加天然抑菌剂或抗氧化物质等方式延长蒙古奶酪贮藏期，同时建立贮藏过程中相关代谢物含量与其感官评价的相关性模型，对比不同保鲜技术，筛选延长蒙古奶酪贮藏期的最佳方案。

2.3 建立标准化工艺流程

为实现蒙古奶酪的连续化、标准化及工业化生产，需建立蒙古奶酪标准化加工工艺流程，从而解决传统蒙古奶酪安全性和质量不稳定的问题。目前的研究主要通过控制蒙古奶酪加工过程中的3 个关键参数，对其品质进行优化，且主次顺序为：发酵剂添加量＞排乳清温度＞切割酸度[39]。发酵剂的添加量会对产品品质造成较大影响，发酵剂添加量过低，发酵程度不足，蛋白质分解能力差；发酵剂添加量过高，酸化速率加快，导致干酪质地松散。研究人员已对多种市售干酪发酵剂最适添加量进行研究。使用乳酸链球菌和乳脂链球菌作为发酵剂制备蒙古奶酪时，发酵剂的最佳添加量为2.0%～3.0%[40]。高鑫等[41]使用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌作为发酵剂，证明当发酵剂使用量为1.0 g/L时，蒙古奶酪中的游离氨基酸及挥发性风味物质含量更加丰富，此时干酪的风味和质地最好。此外，排乳清温度和切割酸度也是造成蒙古奶酪品质差异的关键因素。排乳清温度不仅影响蛋白变性程度和水分含量，对奶酪中的菌群数量也有一定程度的影响。切割酸度会影响奶酪的质构，酸度过高造成凝块溶解，导致蒙古奶酪的感官评分下降。赵红霞等[42-43]认为最佳的排乳清温度为23 ℃，切割酸度为65～70 °T。通过对比可以发现，某些研究给出的最优工艺参数不一致，可能是由于实验采用的原料乳未标准化处理，成分含量具有差异导致的。另外，传统蒙古奶酪的发酵工艺及凝乳工艺导致其生产周期较长，为实现蒙古奶酪的工业化生产，未来需要在保证蒙古奶酪传统风味的基础上，对加工工艺进行改良，以提高生产效率。

3 功能性蒙古奶酪的开发

随着人民健康意识的提高，消费者对功能性乳制品的重视程度不断提升。目前传统蒙古奶酪与其他干酪相比种类较为单一，因此在天然蒙古奶酪的研究基础上开发出适合我国消费者的功能性蒙古奶酪，具有很大的研究价值。功能性蒙古奶酪的研发既可以依托于蒙古奶酪现有益生菌资源优势，通过增加成熟工艺的方式产生功能活性物质，也可以通过精确添加外源益生菌或后生元的方法开发具有特定功能特性的蒙古奶酪。

3.1 具有成熟期的蒙古奶酪

蒙古奶酪中某些乳酸菌具有较强的蛋白分解能力，在成熟过程中可以促进胞外蛋白酶和肽酶的释放，产生生物活性肽。目前已经对从蒙古奶酪中分离出的部分乳酸菌产生的活性肽功能进行了验证，例如，Belguesmia等[44]对从蒙古奶酪中分离出的耐久肠球菌（Enterococcus durans）A5-11进行分析，结果表明，该菌株产生的生物活性肽对多种真菌的生长具有抑制作用。类似地，Chen Zhongjun等[45]从内蒙古传统发酵乳制品中分离得到5 株植物乳杆菌，其中植物乳杆菌ALAC-4产生的肽具有显著的抗真菌活性，可用作乳制品中的生物防腐剂。然而蒙古奶酪作为新鲜干酪，虽然含有丰富的乳酸菌，但由于没有成熟期，不能形成较多的生物活性肽。因此，未来可以在蒙古奶酪标准化生产基础上增加短期的成熟工艺，发挥传统蒙古奶酪中现有乳酸菌的优势，开发具有相应功能特性的蒙古奶酪。

3.2 益生菌蒙古奶酪

由于益生菌具有改善人体肠道菌群平衡、提高人体抵抗病原微生物等能力，近年来已经广泛应用于食品生产，特别是干酪生产加工领域。益生菌干酪是指将益生菌以附属发酵剂的形式加入原料乳或在排乳清后添加到凝块中，制成的有益于人体健康的具有功能特性的干酪产品。与其他乳制品相比，干酪的pH值相对较高，且由于具有较致密的结构和较高的脂肪含量，能够在通过胃肠道时为益生菌提供缓冲保护作用，提升益生菌的存活率[46]，因此干酪可以作为益生菌的优良载体。现阶段对于成熟干酪中益生菌的添加研究较为广泛，然而新鲜干酪中的益生菌活菌数为107～108CFU/g，干酪在成熟后，最终活菌数为104～106CFU/g[47]，该过程会导致益生菌大量失活。因此，益生菌蒙古奶酪的研发具有良好的前景。蒙古奶酪本身的特性为益生菌的存活创造了良好的条件，然而加工过程中的一些条件却对益生菌不利。因此为满足工业化生产需求，保证产品中活菌数达到107CFU/g，未来需要对益生菌添加工艺及发酵工艺进行优化研究，并基于蛋白质组学明确益生菌与干酪品质指标的相关性，确定益生菌蒙古奶酪加工关键技术指标。

传统蒙古奶酪中存在的益生菌主要来源于原料乳，造成不同产品中益生菌种类及数目差异性较大。如果要将其工业化生产，就必须保证不同批次产品之间品质均衡，因此需要对原料乳杀菌并标准化后，加入特定的益生菌。在挑选适合于工业化生产蒙古奶酪的益生菌菌株作为附属发酵剂时，不仅要保证其与发酵剂菌株不存在拮抗作用，并且具有一定的耐酸、耐胆盐能力，除此以外，也要考虑到某些益生菌对奶酪中蛋白、脂肪的水解作用，产生的风味物质对产品的感官特性造成影响。目前已经有许多研究将益生菌作为附属发酵剂应用于干酪的生产，例如，王超等[48]将植物乳杆菌NA136和乳酸片球菌AS185作为附属发酵剂用于切达干酪的生产，发现这些益生菌不仅能够通过促进干酪中蛋白质的水解、游离氨基酸和短链脂肪酸的生成提升产品风味，对干酪品质的提升也起到了促进作用。余鹏飞等[49]对于副干酪乳杆菌M3的研究也得出一致的结论。因此在未来的研究中可以将目前研究较多、效果较好、作用机理较明确的益生菌复配后应用于蒙古奶酪的工业化生产。

3.3 后生元蒙古奶酪

由于益生菌极易受外界环境影响引起失活，导致目前益生菌蒙古奶酪的产品贮藏条件比较苛刻，保质期较短。随着人们对菌体代谢产物和细胞裂解后释放的可溶性物质研究的深入，发现与益生菌产品相比，后生元产品不仅具有更高的适口性、安全性和稳定性，其功能特性在某些方面甚至更强[50]。因此使用后生元替代益生菌生产蒙古奶酪或许可以更好地促进功能性蒙古奶酪产业化发展。例如，乳链球菌、乳杆菌可以产生细菌素和有机酸[51]，抑制有害菌的生长，可应用于解决传统蒙古奶酪贮藏期较短的问题。植物乳杆菌、瑞士乳杆菌产生的EPS[52-53]不仅能够调节蒙古奶酪质地，对奶酪风味改良也起到促进作用。目前，欧盟、美国、日本、加拿大等国家和地区已经允许将一些后生元作为食品原料进行添加[54-55]，但由于后生元不是单一的物质成分，存在无法对后生元统一进行定量检测、难以确定健康指导值等问题，我国目前尚未发布针对后生元及其产品的标准与法规。未来随着我国相关法律法规的不断健全，可以向蒙古奶酪中直接或间接添加后生元，开发具有特定功能的后生元蒙古奶酪。同时，由于益生元与其对应的后生元在维持机体稳态方面起到协同作用[56]，因此未来也可以尝试通过添加益生元来辅助后生元发挥更强的功能特性。

4 结 语

目前关于蒙古奶酪的研究整体落后于西方奶酪，但近几年由于蒙古奶酪具有营养成分含量高、微生物资源丰富、风味较温和等优点，已经逐渐成为研究热点，有望推动我国干酪产业发展。然而传统蒙古奶酪没有标准化的工艺流程，产品存在酸味较大、保质期过短且产品形式过于单一等问题，严重制约了蒙古奶酪工业化的发展进程。因此未来在着重解决这些问题的同时，也应发挥奶酪作为基质的优势，开发功能性蒙古奶酪，从而更好地带动传统乳制品行业的产业升级，促进内蒙古地区经济发展。