KCl部分替代NaCl制作低鹽切達干酪的研究

馬春麗，屈倩，宋蘭蘭，石靜文，梁佳琪

（東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150030）

干酪是乳品營養物質的濃縮，被稱為“奶黃金”。含有豐富的蛋白質，脂質，維生素及礦物質，它們在健康膳食中扮演著重要角色[1]。隨著人們對健康的關注，干酪產品已不再簡單地追求高品質，而是轉向更適合消費者的方向，滿足消費者的健康需求[2]。

干酪中高鈉含量已成為全世界公眾健康關注的主要問題[3]。氯化鈉（NaCl）幾乎是所有種類干酪必不可少的原料[4]，依據干酪品種不同，其鹽含量在0.7%～6%，切達干酪鹽含量約為6.2 g/kg[5]。它可以加快乳清排出[6]，控制微生物生長、酶活性、蛋白質水解作用以及脫水收縮作用[7]，在干酪的風味、質構和貨架期方面扮演著重要的角色[2]。然而，過量的食用鈉鹽會增加高血壓，冠心病，骨質疏松癥等慢性疾病的患病風險[8]。因此，應嘗試減少干酪尤其是切達干酪中的鈉鹽含量。

當干酪中鹽濃度減少時，蛋白質水解，水分活度，酸度以及苦味就會增加，硬度會減小[9]，由于NaCl能顯著影響干酪的質構和感官性能，因此很難完全從干酪中移除[10]。用其它鹽代替鈉鹽是減少干酪中Na含量的一個可行方法。KCl被認為是很有潛力的鹽替代物[9，11-12]，首先KCl替代具有安全性[13]，其次KCl與NaCl物理性質相似，能夠幫助維持鹽味。干酪中KCl替代NaCl對產品的流變性和感官影響最小甚至不影響其感官、流變性和穩定性[14]。然而KCl達到一定呈味閾值具有苦味，因此應該謹慎選擇KCl替代NaCl的比例。一些研究也評估了鉀鹽在干酪中作為鈉鹽替代物的潛力。有研究報道，在農家奶酪或長時間凝乳的切達奶酪中，減少NaCl添加總量的35%～37.5%，是可接受的[15]。Katsiari等[16-17]報道使用KCl部分替代NaCl，使Feta干酪和Kefalograviera干酪中Na含量成功減少了50%，干酪總成分和感官性能沒有受到影響。在另外一些研究中，KCl部分替代NaCl對Minas干酪蛋白質水解沒有明顯影響[18]，對Halloumi干酪的質構特性也沒有顯著影響[19]。但是，Fynbo干酪中KCl代替NaCl雖然對基本理化指標無影響，但影響蛋白水解作用[20]，Ayyash等[21]報道使用部分KCl替代NaCl會改變干酪中的小肽，Demott等[22]報道，當Cottage奶酪中Na替代水平超過50%，會導致干酪風味下降。此外，單獨使用KCl鹽制作的干酪苦味較重并產生質構的改變[11]。而目前國內對降低干酪中鈉鹽含量的報道較少。

本研究旨在確定KCl部分替代NaCl對切達干酪化學組分，乳酸菌生長，質構，苦味等方面的影響，以降低切達干酪中鈉含量。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料乳（新鮮無抗乳）：哈爾濱市香坊農場；直投式發酵劑 R-704、凝乳酶 Stamix1150（35 000 U/g）：丹麥科漢森公司；NaCl：中國鹽業總公司。

試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

FOSS2300凱氏定氮儀：FOSS公司；XMTW-2000馬弗爐：天津市中環實驗電爐有限公司；AA-6800原子吸收分光光度計：日本島津公司；PHS-3C精密pH計：北京朋利馳科技有限公司；干酪槽、干酪刀：東北農業大學食品學院保存；DZDD400/2SB型真空包裝機：中國通州騰飛食品包裝機械廠；TA-XT plus型質構儀：英國Srablemicro公司。

1.3 方法

1.3.1 切達干酪制作和試驗設計

參考Grummer等[23]方法。

新鮮原料乳→標準化→巴氏殺菌（63℃，30 min）→冷卻（31℃～32℃）→添加發酵劑（0.01%）→添加氯化鈣（0.01%～0.02%）→靜置發酵（至pH值6.2）→添加凝乳酶→凝乳（至pH值4.7）→切割→攪拌、加溫→排乳清→堆疊→粉碎→加入不同比例鹽→壓榨成型→真空包裝→成熟

根據不同的鹽處理方法做成5組干酪：（A）1.7%NaCl，（B）0.85%NaCl，（C）3NaCl：1KCl，（D）1NaCl：1KCl和（E）1NaCl：3KCl。其中 KCl替代部分 NaCl，鹽總量為1.7%。

1.3.2 干酪組成成分測定

在干酪成熟 0、7、14、21、28 d 時取樣測定組成成分。干酪水分含量的測定采用直接干燥法參考GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》；蛋白質含量測定采用凱氏定氮法參考GB 5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》；脂肪含量測定采用羅茲-哥特里法參考GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》；灰分含量測定參考國標GB 5009.4-2010《食品安全國家標準食品中灰分的測定》。

1.3.3 礦物質元素Na、K含量的測定

鈉、鉀含量測定采用火焰原子吸收分光光度法參考GB 5009.91-2017《食品安全國家標食品中鉀、鈉的測定》。

1.3.4 干酪pH值測定

取干酪樣品1 g，加入10 mL去離子水，6 000 r/min勻漿1 min，靜置30 min，過濾，用pH計測定。

1.3.5 干酪微生物指標測定

從干酪成熟期第 0、7、14、21、28天分別無菌取樣1 g，采用平板菌落計數法，利用MRS瓊脂培養基，37℃培養48 h，測定干酪中乳酸菌總數。

1.3.6 干酪質構分析

利用質構分析儀測定干酪的硬度和彈性。將待測樣品切為（2.00±0.05）cm的立方體，室溫下放置 2 h，測試前探頭下降速度為2 mm/s，測試速度為1 mm/s，測試后探頭回程速度為2 mm/s，下壓距離10 mm，間隔時間 10 s，觸發壓 5 g，探頭型號 P/0.5[7]。

1.3.7 干酪苦味評價

感官鑒定前，將干酪樣品放在4℃過夜，然后于室溫放置1 h。以不同濃度的硫酸奎寧作為參比溶液（2.9×10-3、5.8×10-3、1.2×10-2、和 2.4×10-2mmol），對干酪苦味進行感官評價。評定員用水徹底漱口后，取1.5 cm3大小的干酪樣品于口中停留10 s，參照表1評分標準進行打分，打分均值就是苦味值[24]。

表1 切達干酪苦味評定標準Table 1 Grading standard for bitterness of cheddar cheese

1.3.8 統計學分析

每個試驗重復3次，采用SPSS22.0統計軟件進行分析處理，LSD法用于差異顯著性分析，采用Microsoft Excel 2007作圖。

2 結果與分析

2.1 干酪成熟過程中主要組成成分分析

5組切達干酪理化指標結果見表2。

表2 切達干酪主要理化指標Table 2 The main physicochemical properties of cheddar cheese

從表2中可以看出各組干酪蛋白質，脂肪含量差異不顯著（P>0.05），該結果與 Aly[25]、Katsiari等[17]和Fitzgerald等[26]使用KCl替代NaCl對不同種類干酪組成成分的影響一致。B組低鹽干酪水分含量顯著高于A組干酪，這與Schroeder等[27]研究的低鹽干酪比正常鹽干酪水分含量高的結論一致。而KCl部分替代NaCl對干酪的水分含量無顯著影響（P>0.05），主要是由于KCl的性質與NaCl極為相似，同樣可以增加干酪的持水力[28]。而每組干酪中灰分含量隨著KCl添加比例增大而增多，原因可能是KCl滲入干酪比NaCl多，增加了鉀含量，進而增加灰分含量[29]。

2.2 干酪成熟過程中pH值變化

切達干酪成熟期間pH值的變化見表3。

表3 切達干酪成熟期間pH值的變化Table 3 The Changes of pH during ripening of cheddar cheese

由表3可以看出，各組干酪隨成熟期的增加，pH值先下降后增加。5組干酪前21天pH值下降可能由于乳清被排除后，乳酸菌分解乳糖為乳酸造成的。21天后，干酪pH值又略有上升的趨勢，這可能由于干酪中發酵產生的分解酶來分解蛋白質進而產生一些堿性的物質，使pH值開始增加。成熟過程低鹽干酪pH值顯著低于正常鹽干酪（P<0.05），此結果與Aly[25]得出的結論一致。使用KCl替代NaCl制作的干酪pH值會有輕微降低，此結果與Grummer等[23]使用KCl替代Na-Cl，干酪pH值略有降低結果一致。C、D、E組干酪隨著KCl/NaCl比例增加而pH值降低，這是由于細胞內鉀離子提供一個發酵的酸環境，使大部分乳糖分解，pH降低，這與McMahon等[30]報道的隨著切達干酪中KCl添加量的增加，乳酸含量增加的結果一致。

2.3 干酪成熟過程中礦物質Na、K含量分析

干酪成熟過程中Na、K含量變化如圖1和圖2所示。

圖1 干酪成熟期鈉含量變化Fig.1 Sodium content of cheddar cheese during its ripening periods

由圖可知，干酪中Na和K的含量與鹽溶液中Na、K含量是一致的。每組干酪中Na和K的含量隨成熟時間變化不顯著（P>0.05），但呈上升趨勢，這是由干酪成熟過程中脫水作用所致[7]。而在相同的成熟期，各試驗組Na、K含量又有明顯不同（P<0.05），這與Ayyash等[9]的研究結果一致。A、B兩組干酪之間鉀含量差異不顯著（P>0.05），隨著KCl替代NaCl比例增大，切達干酪中Na含量逐漸減小，K含量逐漸增加。使用 KCl替代 25%，50%，75%NaCl制作的 C、D、E組干酪，均達到了降低切達干酪中鈉鹽含量的目的。

2.4 干酪成熟過程中乳酸菌的分析

5組切達干酪在成熟期乳酸菌生長情況見圖3。

圖2 干酪成熟期鉀含量變化Fig.2 Potassium content of cheddar cheese during its ripening periods

圖3 干酪成熟期乳酸菌總數的變化Fig.3 Lactic acid bacteria counts of cheddar cheese during its ripening periods

從圖3中可以看出，在成熟初期（0～7 d）乳酸菌總數變化不顯著（P>0.05），初期下降趨勢沒有后期（7 d～28 d）明顯，原因可能是成熟初期乳酸菌具有較高活性，使得乳酸菌數保持在一定的數量。各組干酪隨著成熟時間的增加，乳酸菌總數逐漸下降，變化顯著（P＜0.05），這可能是隨著成熟期的增加，消耗大量營養物質，導致乳酸菌失活。在同一成熟期，NaCl濃度的減少促進了乳酸菌的生長，其中在干酪成熟28 d時，低鹽B組干酪乳酸菌數最高，這說明低鹽有利于乳酸菌生長，但會導致苦味的產生。而添加KCl的干酪乳酸菌數比正常鹽干酪高，這可能由于Na＋和K＋對細菌磷脂膜的結合效果不同，K＋比Na＋的結合要弱，因此對細菌細胞膜的損傷較小[31]。

2.5 干酪成熟過程質構的變化

干酪成熟期間硬度和彈性結果見表4和表5。

表4 切達干酪成熟期硬度的變化Table 4 The changes of hardness of cheddar cheese during its ripening periods

表5 切達干酪成熟期彈性的變化Table 5 The changes of springiness of cheddar cheese during its ripening periods

通常硬度值與水分含量成負相關，酪蛋白吸收水分引起其網絡結構膨脹，則彈性增強，硬度減弱[32]。在7 d時，A組干酪硬度值最大為2 916.87 g，其蛋白結構最致密，抵壓能力和維持干酪完整性能力強。由表3和4可以看出，硬度和彈性在成熟過程中呈下降趨勢。隨著成熟時間的增加，5組干酪蛋白質發生水解，引起干酪內部網絡結構降解，空穴變大，蛋白質結構松散，干酪硬度下降；隨著蛋白質水解加快，質地變得柔軟，彈性變差。這些結果與Gunasekaran S等[33]的結果一致。在同一成熟期，低鹽B組干酪硬度最小，即添加0.85%NaCl容易生產出松散易碎的干酪，而使用KCl替代的干酪硬度高于低鹽組干酪，可以彌補這一缺陷。B組低鹽干酪彈性最大，說明鹽添加量的減少使干酪彈性大大增加。在干酪成熟28 d時，50%KCl替代對干酪彈性無顯著影響（P＞0.05），說明50%KCl替代NaCl可以生產出彈性適宜的切達干酪。

2.6 干酪成熟過程中的苦味評價

切達干酪成熟28 d時苦味程度評價值見圖4。

圖4 切達干酪苦味值Fig.4 Bitterness of cheddar cheese

低鹽B組干酪苦味評分顯著高于對照A組干酪（P＜0.05），呈強苦味，這可能是由于鹽含量降低，菌株相對活躍，酶活性不平衡，蛋白質水解大大增加，導致干酪中苦味肽積累而形成苦味。添加25%和50%KCl的C、D組干酪與正常鹽A組干酪差異不顯著（P>0.05），但添加75%KCl的E組干酪與A組干酪差異顯著（P<0.05），這可能由于KCl達到一定呈味閾值具有苦味。這說明KCl可以替代50%的NaCl，若替代量再高會引起苦味。

3 結論

從以上試驗結果可以看出，在鹽濃度為1.7%時，KCl 替 代 NaCl 比 例 為 3NaCl：1KCl，1NaCl：1KCl 和1NaCl：3KCl對切達干酪蛋白質，脂肪，水分含量無顯著影響，對乳酸菌總數，pH值影響較小，但對灰分，鈉含量，鉀含量影響顯著。使用KCl替代可以彌補低鹽干酪松散易碎，硬度較小的的缺陷，在干酪成熟28 d時，1NaCl：1KCl鹽替代的干酪彈性與正常鹽干酪差異不顯著，使用 3NaCl：1KCl，1NaCl：1KCl鹽替代的干酪苦味值與正常鹽干酪差異不顯著，能夠改善低鹽干酪的苦味缺陷。綜合以上分析添加1NaCl：1KCl的干酪整體品質較好，并能有效降低干酪中鈉離子含量。鉀離子在干酪中的作用還有待于進一步研究。