脂肪替代物在奶酪中的應用研究進展

唐立偉?周昱婧?周芷寒 劉景 韓梅

摘 要：奶酪被稱為“奶黃金”，一直以來深受人們的喜愛。但面對人們日益增長的食品健康意識，現在人們對于食品安全的要求越來越高，奶酪的脂肪含量成為人們的擔憂，減脂或低脂奶酪具有很大的市場前景，更受消費者的歡迎。然而，降低或減少食品的脂肪含量會影響其感官特性，使食物口感變差、風味降低。因此，添加脂肪替代物是一個很好的方法，介紹了脂肪替代物的主要分類及近年來脂肪替代物在奶酪中存在的問題、研究前景，旨在為擴大脂肪替代物在低脂奶酪中的應用提供理論參考依據。

關鍵詞：脂肪替代物;奶酪;應用;研究進展

奶酪在我國的發展起步較晚，在國內被稱為“奶黃金”，深受人們的喜愛。隨著生活質量的不斷提高，人們對健康越來越重視，低脂產品的出現使得低脂奶酪的商業化生產有了非常明顯的進步。為確保低脂奶酪的質構和口感盡可能不發生變化，由此脂肪替代物相繼問世。國內外越來越多的研究放在脂肪替代物上，以降低奶酪中的脂肪含量，達到降脂或減脂的作用，現在更有研究從單一的添加脂肪替代品向復合型脂肪替代品發展，其發展前景十分廣闊。

1 脂肪替代物研究的必要性

脂肪是生命運轉的必需品，為人體提供了每日熱量和必需脂肪酸，是許多風味物質和脂溶性維生素的載體[1]，對食品的感官特性如：風味、口感、質地等，有著重要的作用。在食品加工過程中，脂肪不僅具有營養功效，更改善了食品的口感，使其口感潤滑、風味獨特;在結構上使食品具有更好的穩定性，形成特定的組織狀態。

另外，脂肪作為重要的供能物質之一其能量系數為37.3 KJ/g，是碳水化合物和蛋白質能量系數的兩倍[2]。但是有研究表明，過量的攝入脂肪，會使人體的健康受到威脅，可能出現各種疾病[3-4]。鑒于此，世界衛生組織（WHO）推薦脂肪每日攝入量應該為人們日常飲食的15%～30%，飽和脂肪的攝入量應當不超過10%，并且膽固醇的攝入量應控制在300 mg/d[5]。

由于人們不斷追求更為健康的生活生活方式，對于低脂食品的需求越來越高，各類低脂肪含量、低卡路里的食品越來越多。常見的低脂產品如脫脂牛奶、低脂肉制品、低脂烘焙類食品等市場需求越來越大。深受消費者喜愛的奶酪制品，其深開發產品—減脂、低脂奶酪具有很大的市場潛力。但是，直接降低食品中的脂肪含量會導致口感變差、風味降低，嚴重影響感官特性，目前市售低脂奶酪產品的口味及質地較傳統奶酪制品要差。為改善低脂食品的感官特性，滿足消費者的口味需求，脂肪替代物別越來越多的應用于現代食品加工過程中。

含有脂肪替代物的低脂奶酪有以下3方面的優點：首先，使用脂肪替代物的食品不僅保持了食品的使用特性，而且在膳食營養方面有著突出的優勢;其次，脂肪替代物優良的感官特性，使人們可以在不減少食品攝入量的前提下減少總熱量的攝入，降低脂肪轉化量，進而預防相關疾病;最后，使用脂肪替代物可以使奶酪具有可接受性[6]，保持奶酪制品的感官特性，使其硬度、黏度以及風味等各方面與正常乳脂含量產品相仿。

低脂奶酪的商業化生產有了非常明顯的進步，尤其是在發展中國家，低脂奶酪的市場有了大幅增長。低脂奶酪熱量低，很多國家對低脂奶酪的需求都較高，例如美國膳食指建議從脂肪中獲取的熱量應控制在總熱量的30%;瑞典則是建議每天攝入的脂肪量不超過30 g。人們的需求影響著市場，作為必然結果，人們也將更加地重視奶酪市場的戰略發展[7]。而且，近年來脂肪替代物的發展速度也很快，已經有很多研究將脂肪替代品運用于奶酪中，但由于此類研究起步較晚，因此在應用方面還處于初始階段，所以要完完全全替代脂肪在奶酪中的功能特性和感官特性還任重而道遠，仍需大量的研究和探索。

2 脂肪替代物的分類

脂肪替代品、脂肪模擬品是脂肪替代物的兩個方向。脂肪替代品是能夠完全取代脂肪的一類代脂肪產品，其性質與脂肪相似，如大豆磷脂等，是以大分子脂質合成脂肪酸酯;脂肪模擬品是以其他高分子化合物模擬脂肪性狀而合成的脂肪模擬物，不能完全取代脂肪，此類物質在生產和合成過程中含有一定的水分，所以在高溫下易焦化。脂肪模擬品根據來源的不同主要可以分為兩類：蛋白質基脂肪替代物，如乳清、大豆及膠原蛋白等;碳水化合物基脂肪替代物，如淀粉、面粉及食品膠等。另外，脂肪替代物正由單一組成向著復合組成的方向邁進[8]。

開發脂肪替代物應該滿足以下3個條件：產生的熱量應該低于被代替的脂肪;能夠充分再現脂肪在食品中的各種性狀;無毒副作用，不在體內積累，可以被人體完全排出體外[9]。

2.1 蛋白質基脂肪替代物

蛋白質基脂肪替代物主要以乳清、大豆及膠原蛋白等蛋白質為原料，通過熱處理、酶解的方法，使其形成濃厚而緊湊的質地和連續的基質，且與脂肪的結構相似。另外，制備蛋白質基脂肪替代物的主要途徑為微粒化處理和高剪切處理的聯合應用[10]。經過處理后的脂肪替代品具有類似脂肪的口感和組織特性，持水性和乳化性都有所改善，但是在高溫下不太穩定[11]。

2.1.1 乳清蛋白

美國研發的“Simpless”制品是最早被公認為以蛋白質為基質的脂肪替代物，是以乳清蛋白為主要原料研制的一種脂肪替代物，采用了微粒化技術，加之包含一些乳化劑、抗絮凝劑等成分，使得該產品具有良好的類似脂肪的質構和感官特性[12]。

César等人[13]通過向低脂再制干酪中添加不同量的WPC低甲氧基果膠復合凝聚物（WCC），并對產品感官評價、化學成分以及流變學等方面進行分析，實驗結果顯示WCC添加量為50%和75%時，再制干酪的各項指標最接近于全脂干酪。在Caciotta奶酪中添加牛乳蛋白基脂肪模擬物可以在成熟奶酪的油/水界面上減少可以水合點位，但是風味結合能力不如脂肪[14]。

2.1.2 膠原蛋白

膠原蛋白是一種多糖蛋白，它外觀呈現白色纖維狀，質地柔韌，含有少量的半乳糖及葡萄糖。膠原蛋白經過加熱后可以轉化為明膠，可作為脂肪替代物用于乳制品的生產，并且具有奶油般的質構，軟性奶酪有著十分廣闊的應用前景。研究顯示膠原蛋白能夠使產品的彈性和切片性增加，并且可以賦予產品柔嫩、有嚼勁的口感[15]。

美國Kraft以黃原膠、大豆、雞蛋、牛乳蛋白和酪蛋白等為主要原料，經過組織化處理后形成了一種纖維狀蛋白質，并混合膠體等其他物質，經過濃縮和均質，形成了形狀規則的蛋白質和長度小于10 μm的黃原膠碎片[16]。

2.2 碳水化合物基脂肪替代物

碳水化合物基脂肪替代物在脂肪替代物中被公認為具有無副作用、能被消化以及普及等特點，以木薯淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉等為主;其他如膳食纖維、多糖、纖維素、半纖維素也常用于脂肪替代物。碳水化合物基脂肪替代物具有奶油狀的潤滑感和黏稠度[14]，其通過原料的吸水性，保水特性，形成凝膠結構，從而模擬脂肪。

2.2.1 淀粉基脂肪替代物

淀粉基脂肪替代物是目前種類最多的一類脂肪替代物，有將近40種淀粉可作為為基質，且具有價廉、性能好的優點。目前該類脂肪替代物主要分為兩類：修飾或者改性淀粉、低DE值麥芽糊精，后者使用更廣泛。由于其具有較強的凝膠能力，能夠較好地模擬脂肪的質地和口感，因此FDA對其安全性充分認可[17]。

使用抗性淀粉基脂肪替代物會造成干酪硬化;當水分含量為60%時，將采用功能性纖維制作的脂肪替代物用于干酪生產，其質量優良且穩定，同時具有良好的熔融性[18]。閆波[19]研究了玉米淀粉基脂肪替代物對低脂再制干酪的關鍵影響，并對低脂再制干酪的質構和感官指標進行評價。通過單因素和響應面實驗確定了當玉米淀粉基脂肪替代物的添加量為4.1%時，產品的感官可接受性較高。Diamantino等人[20]研究發現，辛烯基琥珀酰化（OS）蠟質玉米淀粉改善了減脂米納斯新鮮奶酪的整體質量。添加OS蠟質玉米淀粉（0.5 g/100 mL）會導致降脂奶酪水分含量和WHC增加，并且不影響其微觀結構或蛋白質的水解。

2.2.2 纖維基脂肪替代物

β-葡聚糖具有低熱量值，在人體消化器官中難以被消化和吸收，體現出免疫功能特效，此類纖維素基脂肪替代物具有較強的持水能力和增加黏度的特性，能夠提供奶油狀的口感，因此在低脂奶酪中廣泛應用。

Volikakis[21]等人在低脂奶酪中添加了燕麥β-葡聚糖，發現使用用1.4%的β-葡聚糖替代奶酪中70%的脂肪時，能夠改善奶酪的質構，但隨著β-葡聚糖的不斷加入，奶酪的風味有所下降。Bullens研究了微晶纖維素（MCC）在低脂奶酪中的應用[22]，作為新興的脂肪替代物，目前研究不多。微晶纖維素是一種具有較低聚合度以及較大比表面積的短棒狀或粉末狀多空顆粒，在高剪切力的作用下分散，與水以氫鍵作用形成空間三維網絡結構，擁有剪切變稀的特性，作為脂肪替代物加入食品中，不會黏連糊口。

另外，糊精、果膠等作為脂肪替代物一般也可以應用在乳制品當中。

2.3 脂肪基脂肪替代物

脂肪基質的脂肪替代物也稱為脂肪類似物，以脂肪酸為基礎酯化物，不參與能量代謝，幾乎不產生熱量，在低熱量的條件下能夠表現出脂肪的功能特性。目前在實際的生產過程中，主要通過將各種植物或者動物油脂在乳化劑的預乳化作用下制備脂肪基脂肪替代物[23]。應用于奶酪中的以脂肪為基質的脂肪替代物的研究并不是很多，以下介紹幾種可以運用于乳制品中的脂肪基脂肪替代物。

1996年保潔公司生產的Olestra由FDA初步審核通過后，各種降低熱量的油脂產品接踵而至。美國Nabisca公司和Pfizer公司聯合研制出Salatrim（長、短鏈構造甘油三酯）產品商品名為“Benefat”，其熱量僅為脂肪的55%左右（約20.9 KJ/g），屬于低熱量甘油三酯。這款產品能夠應用于乳制品等很多食品之中。但是分子中的短鏈脂肪酸在高溫條件下容易發生水解反應，因此不適用于需要高溫處理的食品中[16]。Bubén等人[24]的研究顯示，奶油奶酪中添加牛至和迷迭香精油可以延長該產品的保質期，在工業上可以考慮用精油替代天然抗氧化劑，保證產品的質量。

3 復合脂肪替代物的研究

目前復合型脂肪替代物的研究以及越來越多，有研究在Kashar奶酪中添加商業植物脂肪混合物，結果發現植物脂肪會影響奶酪的大部分感官特性，植物脂肪的使用降低了奶酪的可溶性、硬度、咀嚼性等，同時增加了粘性，而彈性不受影響[25]。在Mozzarella中添加兩種脂肪替代物：一種直鏈淀粉比例高的改性玉米淀和一種α-乳球蛋白（是角叉菜和黃原膠的混合物），結果是Mozzarella的水分含量和產品的柔軟度得到提高[17]。C. Lobato-Callreos等人[26]研究發現，乳化的油菜籽油和乳清蛋白濃縮物的全部或部分替代乳脂與全脂乳脂干酪的結構有所不同，當乳清蛋白濃縮物占主導地位時，蛋白質基質的結構緊密而連續;當乳化的油菜籽油占主導地位時，可形成較松散的蛋白質基質，當兩者混合時，奶酪的所有品質特征都有所提高。這對進一步了解不同成分對奶酪結構的相互作用有所幫助。Gokhan Kavas等人[27]發現，蛋白基脂肪模擬物Dairy –LOTM、SimplesseD-100、碳水化合物基脂肪模擬物PerfectamylgelM B和Sati-agelME4對減脂奶酪有不同影響。感官評價結果顯示：用傳統工藝生產的添加了各種脂肪替代物的減脂奶酪是可以被接受的，并且沒有發現不良風味和苦味。在制備的低脂奶酪中，特別是添加了Dairy -LOTM、PerfectamylgelMB和Sati-agelME4的低脂奶酪比沒有添加脂肪替代物的低脂奶酪具有更高的可接受性。

4 存在問題與前景展望

我國對于脂肪替代物的研究起步較晚，與國外的商品化脂肪替代物之間還有很大的距離。但相信通過相關工作者的不懈鉆研，會有越來越多廣泛的商品化脂肪替代物被研制出來。

首先，應用于奶酪中的蛋白質基脂肪替代物主要采用物理方法改性，種類比較局限，以動物蛋白為主。而植物蛋白具有價格低廉、營養豐富、不含膽固醇等特點，在今后的研究中，可以充分利用谷物和豆制產品加工廢水殘渣中的蛋白質;一些有特殊味道的豆類蛋白，如大豆蛋白，可以利用物理、化學或生物改性方法去除，達到去腥的效果，增加食物的可接受程度[28]。

其次，碳水化合物基脂肪替代物存在一定的加工缺陷，對于淀粉基脂肪替代物來說，迄今為止，國外已經有很多種淀粉基的脂肪替代物產品了，在國內雖然也有不少相關研究，但尚未大范圍應用于實踐中。目前研究最多的是淀粉水解制備的低DE值的麥芽糊精類脂肪替代物，此類產品的研制瓶頸是如何有效得到低DE值麥芽糊精，如何有效控制DE值，并不增加成本。另外，原料的單一性也是目前的研究短板，食品種類有局限性，所以尋求價廉物美、高產的原料成為新興研究方向[29]。如果能夠通過新技術改善碳水基脂肪替代物的加工性能，并強化其食品保質期和安全性，相信碳水化合物基的脂肪替代物在食品健康領域能夠做出更大貢獻。

近年來對于脂肪替代物的研究不僅考慮了產品質構和感官特性方面，還在注重風味的改善、產品的可接受性、微觀結構特性以及機理方面上作出了努力，并取得了一些突破。例如，在研制產品過程中運用感官評價進行產品可接受性檢驗和描述性分析實驗，使低脂產品與全脂產品具有相同的市場競爭力;應用微觀結構研究和理化特性實驗及成分分析使低脂產品擁有更好的理化特性和加工貯藏特性，以延長產品的貨架期。國外有研究用超聲功率牛奶的熱穩定化改變了奶油干酪的鋪展性、粘彈性及其熱穩定性，發現在TS50 W、630 min及35 ℃下奶酪的質地和流變特性狀態最佳[30]。

最后，面對人們日益增長的食品健康意識，對于食品的健康性要求越來越高，力求純天然、無污染、綠色健康的食品。因此，應盡最可能采用天然、無化學改性的物質替代脂肪，既達到降脂的目的，又滿足消費者對于綠色、天然的期望和要求。

參考文獻

[1]Yong R L， Yeap F L. Identification and Quantification of Major Polyphenol in Apple Pomance[J].Food Chemistry，1997（5）：187-194.

[2]劉永，周家華.碳水化合物脂肪替代品的研究進展[J].食品科技，2002（2）：40-43.

[3]Anna G. Fat Substitutes Create New Issues[J].Journal of the American Oil Chemistry Society，1988（11）：1708-1712.

[4]Keenan D F， Resconi V C， Kerry J R， et al. Modelling the Influence of Inulin as a Fat Substitute in Comminuted Meat Products on Their Physico- Chemical Characteristics and eating Quality using a Mixture Design Approach[J].Meat Sci，2014，96（3）：1384-1394.

[5]Jmens C F， Carballo F， Cofrades S. Healthier Meat and Meat Products Their Role as Functional Foods[J].Meat Science，2001，59（1）：5-13.

[6]L MA， MA atl Drake. Rheology of Full-Fat and Low-Fat Cheddar Cheese as Related to Type of FAT Mimetics[J].J Food Sci，1997，62（4）：748-752.

[7]李猛，遲濤，方景泉.低脂干酪生產工藝[J].中國乳品工業，2008，36（8）：47-50.

[8]唐曉婷，劉騫，孔保華，韓建春.脂肪替代品的分類及在食品中應用的研究進展[J].食品工業，2014，35（05）：190-195.

[9]徐毅華，曲靜然.淀粉基脂肪替代物的研究應用概況[J].糧食加工，2011，36（3）：46-48.

[10]Mallika E N， Prabhakar K， Reddy P M. Low fat meet products-An overview[J].Veterinary World，2009，2（9）：364-366.

[11]屠用利.食品中的脂肪替代物[J].食品工業，2000（3）：17-19.

[12]李玉美，盧蓉蓉，許時嬰.蛋白質為基質的脂肪替代品研究現狀及其應用[J].中國乳品工業，2005，33（8）：34-37.

[13]César R S， Comsuelo L C， Hugo E A， et al. Viscoelastic Properties and Overall Sensory Acceptability of Reduced-Fat Petit-Suisse Cheese Made by Replacing Milk Fat with Complex Coacervate[J].Dairy Science & Technology，2012（92）：383-398.

[14]徐聃，杜宇虹，孔保華.脂肪替代品在乳制品中的研究與應用進展[J].食品科學，2006（11）：28-32.

[15]趙錦妝，周夢舟，徐群英.脂肪替代物在食品中的研究進展[J].中國油脂，2017，42（11）：157-160.

[16]Sandoval C.O， Lobato C.C， Aguirre M.E. Microstructure and texture of yogurt as influenced by fat replacers[J].International Dairy Journal， 2004（14）：151-159.

[17]徐致遠，鄭小平，王蔭榆.脂肪替代品在乳制品中的應用現狀[J].乳業科學與技術，2008（4）：191-194.

[18]孫沛然，易翠平.脂肪替代物研究進展[J].中國食品添加劑，2010（2）：167-171.

[19]閆波.玉米淀粉基脂肪替代物低脂再制干酪的研究[J].中國乳品工業，2012，40（12）：33-36.

[20]Diamantino V R， Beraldo F A. Effect of octenyl succinylated starch as a fat mimetic on texture， microstructure and physicochemical properties of Minas fresh cheese[J].Food Science and Technology，2014（56）： 356-362.

[21]Volikakis P， Biliaderis C G， Vamvakas C， et al. Effects of a commercial oat-beta-glucan concentrate on the chemical， physico- chemical and sensory attributes of a low-fat white -brined cheese product[J].Food research international，2004，37（1）：83-94.

[22]荊曉飛，王寅，崔波.碳水化合物基脂肪替代物的研究現狀綜述[J].山東輕工業學院學報，2013，27（1）：20-22.

[23]Brewer M C. Reducing the fat content in ground beef without sacrificing quality：A review[J].Meat Science，2012（91）：385-395.

[24]Olmedo R H. Preservation of sensory and chemical properties in flavoured cheese perpared with cream cheese base using oregano and rosemary essential oils[J].Food Sci and Technology，2013（53）：409-417.

[25]N. Dinkci. Influence of a vegetable fat blend on the texture， microstructure and sensory properties of kashar cheese[J].Grasas Y Aceites，2011，62（3）：275-283.

[26]C. Lobato- Calleros. Microstructure and texture of white fresh cheese made with canola oil and whey protein concentrate in partial or total replacement of milk fat[J].Food Research International，2007（40）：529-537.

[27]LAProw， LEMetzger. Melt Analysis of Process Cheese Spreed or Product Using a Rapid Visco Analyzer[J].J Dairy Sci，2005，88（40）：1277-1287.

[28]楊楊，張玲玲，李永祥，等.蛋白質基質脂肪模擬物制備方法及其應用的研究進展[J].中國油脂，2017，42（5）：28-33.

[29]師麗麗，楊天奎，牟英.淀粉基脂肪替代物原料研究進展[J].糧食與油脂，2012（11）：43-45.

[30]Almanza J L， Gutiérrez N. Modification of the texture and rheological properties of cream cheese using thermosonicated milk[J].Journal of Engineering，2016（168）：223-230.

基金項目：上海市屬高校應用型本科試點專業建設項目（第六批），上海商學院《食品微生物檢驗學》重點課程建設。

作者簡介：唐立偉（1982—），男，上海人，碩士，助教。研究方向：功能食品開發。

通訊作者：韓梅（1985—），女，山東青島人，博士，講師。研究方向：乳制品。