不同穩定劑對奶油奶酪品質的影響

宗學醒，邊燕飛，李志國，李玲玉，任敏，閆清泉

內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司（呼和浩特 011500）

奶油奶酪屬于軟質的新鮮奶酪，它具有溫和的酸味和明顯的乳香味，是在含稀奶油的牛奶中添加發酵劑和/或凝乳酶進行凝乳、切割、排乳清等工藝制得，是目前國內消費較多的一種天然奶酪，可用作涂抹面包、餅干，拌沙拉以及制作蛋糕等[1]。由于奶油奶酪水分含量高，并且pH接近酪蛋白的等電點，因此，奶油奶酪的持水性差，很容易析出乳清。在奶油奶酪的生產中，需要添加穩定劑從而防止乳清析出。

通常奶油奶酪中添加的穩定劑有黃原膠、刺槐豆膠、瓜爾膠或者這些穩定劑的混合物。黃原膠是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酰基和丙酮酸組成的“五糖重復單元”結構聚合體，具有很強的耐酸、堿、鹽和耐熱等特性，能夠顯著增加產品體系黏度并且形成弱凝膠結構[2]。刺槐豆膠是一種以半乳糖和甘露糖殘基為結構單元的多糖化合物，有強的耐酸堿特性，與其他親水膠體有良好的凝膠協同效應，可改善凝膠組織結構。在食品工業上，刺槐豆膠常與其他食用膠復配用作增稠劑、持水劑、黏合劑及膠凝劑等[3]。瓜爾膠是一種天然多糖化合物，它是以聚甘露糖為分子主鏈，D-甘露糖單元之間以β-1, 4糖苷鍵連接，與黃原膠復配可增加體系黏度，是一種天然的增稠劑[4]。

眾所周知，即使添加少量穩定劑，也會極大地影響產品的品質。目前，這三種穩定劑或其混合物在奶油奶酪中的研究相對較少。因此，研究通過測定這些穩定劑溶液的流變特性以及添加不同穩定劑奶油奶酪的理化、流變、質構特性和感官評價，從而研究不同穩定劑對奶油奶酪品質的影響，以期為奶油奶酪的工業化生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

生牛乳[內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司]；稀奶油[雀巢（中國）有限公司]；發酵劑和凝乳酶[科漢森（北京）貿易有限公司]；黃原膠、刺槐豆膠和瓜爾膠[斯比凱可（山東）生物制品]；食用鹽（江蘇省瑞豐鹽業有限公司）。

GJJ-0.03/100均質機（上海諾尼輕工機械有限公司）；HAAKE MARS0流變儀（德國 Thermo Fisher Scientific公司）；熔化鍋（德國KS公司）；CT 3型TPA質構分析儀（美國博勒飛公司）；S210-K pH計[梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司]。

1.2 方法

1.2.1 穩定劑溶液的流變特性分析[5]

制備與奶油奶酪水相相似的黃原膠、刺槐豆膠、瓜爾膠和復配穩定劑溶液（0.6%穩定劑、1.8% NaCl和pH 5.0），在4 ℃條件下儲存。

在4 ℃的條件下對穩定劑溶液進行頻率掃描測試。測試條件：應變為1.0%，在0.01～10 Hz頻率下對穩定劑溶液進行頻率掃描，測量彈性模量（G’）和黏性模量（G’’）隨頻率變化的情況。將溶液從4 ℃加熱至80 ℃，隨后以1 ℃/min的速率從80 ℃冷卻至4 ℃，通過溫度掃描測試評估溫度對穩定劑溶液的影響。測試條件：應變為1.0%，頻率為0.1 Hz，測量彈性模量（G’）和損耗角正切值（tanδ）隨溫度變化的情況。

1.2.2 奶油奶酪的制備[1]

生牛乳加稀奶油標準化（脂肪含量10%）→均質→巴氏殺菌→冷卻→接種發酵（28 ℃，2 h）→加凝乳酶→繼續發酵至pH 4.7→攪拌→排乳清→與稀奶油、穩定劑（黃原膠、刺槐豆膠、瓜爾膠或復配穩定劑）、食用鹽等混合均勻→在熔化鍋中攪拌（80 ℃，5 min，1 000 r/min）→均質→灌裝→冷藏放置

1.2.3 奶油奶酪的分析

制備4組奶油奶酪樣品，分別添加黃原膠、刺槐豆膠、瓜爾膠和復配穩定劑（W黃原膠∶W刺槐豆膠∶W瓜爾膠=1∶1∶1），將4組奶油奶酪樣品測定的各項指標均重復3次，取平均值。

1.2.3.1 理化指標分析

測定奶油奶酪的pH、蛋白質、脂肪和水分含量。使用pH計測定樣品的pH；蛋白質含量采用GB 5009.5—2016[6]凱氏定氮法進行測定；脂肪含量采用GB 5009.6—2016[7]堿水解法進行測定；乳糖含量采用GB 5413.5—2010[8]萊因-埃農氏法進行測定；水分含量采用GB 5009.3—2016[9]直接干燥法進行測定。

1.2.3.2 質構分析[10]

取出經4～6 ℃冷藏放置24 h后的樣品，室溫放置30 min后，利用CT 3型TPA質構分析儀進行測定。測定參數：（1）硬度，是指第一次壓縮的最大峰值力；（2）黏性，是指咀嚼時樣品對口腔內部黏著的性質；質構儀測定參數：測量前探頭下降速度0.5 mm/s；測試速度1.0 mm/s；測量后探頭回程速度0.5 mm/s；下壓變形30%；觸發點負載1 g；探頭類型TA 11/100。

1.2.3.3 流變特性分析[5]

將奶油奶酪從4 ℃加熱至80 ℃，隨后以1 ℃/min的速率從80 ℃冷卻至4 ℃，通過溫度掃描測試評估溫度對奶油奶酪流變性的影響。測試條件：應變為1.0%，頻率為0.1 Hz，測量彈性模量（G’）和損耗角正切值（tanδ）隨溫度變化的情況。

1.2.3.4 感官評價[11]

邀請20名經過專業培訓的研發員進行品嘗打分，奶油奶酪的評定項目為外觀、風味、質構和涂抹性，權重分別為15，30，40和15分，總分100分，具體評價標準如表1所示。

表1 奶油奶酪感官評價標準

1.3 數據處理

采用SPSS 20.0對數據進行方差分析和顯著性檢驗，采用Origin 9.1整理數據以及制作圖表。

2 結果與分析

2.1 穩定劑溶液的流變特性

利用流變儀測定不同頻率下穩定劑溶液的彈性模量G’和黏性模量G’’，G’和G’’分別代表樣品的彈性和黏性，G’值越大代表樣品彈性強度越高。G’值大于G’’值，則穩定劑溶液具有彈性，樣品呈現固體性質；G’值小于G’’值，則溶液具有黏性。

如圖1所示，在研究選擇的濃度、鹽含量和pH下，不同穩定劑溶液的頻率掃描曲線觀察到明顯差異。與刺槐豆膠（圖1 B）或瓜爾膠（圖1 C）穩定劑溶液相比，黃原膠（圖1 A）和復配穩定劑（圖1 D）溶液在所有頻率下的G’值都高于G’’，其中復配穩定劑溶液的G’值更高，并且在不同頻率范圍內波動較小，說明黃原膠和復配穩定劑溶液表現出固體凝膠的特征，而且復配穩定劑溶液的凝膠結構更加穩固。然而，刺槐豆膠和瓜爾膠在不同頻率下出現凝膠點，即G’值等于G’’值，說明有凝膠結構的出現，以凝膠點為分界點，在低頻率時，G’值低于G’’值，主要表現為類似液體的黏性行為，流動性較強；在高頻率下，G’值高于G’’值，主要表現為類似固體的彈性行為，其流動性較弱。

圖1 不同頻率下穩定劑溶液的彈性模量和黏性模量

如圖2所示，在溫度掃描試驗中發現，加熱過程中，復配穩定劑溶液的G’值快速下降，當溫度達到60 ℃左右時，G’值下降緩慢，趨于平衡，黃原膠的G’值隨溫度的升高而略有下降。在冷卻期間，當溫度降到60 ℃左右時，復配穩定劑的G’值快速增加，黃原膠的G’值隨溫度的下降而略有增加。結果發現，在加熱和冷卻循環期間，黃原膠和復配穩定劑的凝膠結構得到恢復，表明黃原膠和復配穩定劑形成的凝膠是熱可逆的，而且黃原膠的凝膠結構在4～80 ℃的溫度范圍內相對穩定。

圖2 不同溫度下穩定劑溶液的彈性模量

圖3顯示不同穩定劑溶液的損耗角正切值（tanδ=G’’/G’）。tanδ＞1，體系表現為更強的流動性；tanδ＜1，體系表現為更強的固體性質。如圖3所示，在所有溫度下，黃原膠和復配穩定劑的tanδ值均小于1，其中復配穩定劑溶液的tanδ值均低于黃原膠，而刺槐豆膠和瓜爾膠的tanδ值均大于1。結果表明，黃原膠和復配穩定劑溶液表現出固體狀凝膠結構，并且相比于黃原膠，復配穩定劑溶液凝膠結構更強。這可能是由于復配穩定劑中的黃原膠和半乳甘露聚糖之間存在協同作用，形成了結構更硬的凝膠。

圖3 不同溫度下穩定劑溶液的損耗角正切值

2.2 奶油奶酪分析結果

2.2.1 理化特性

將添加不同穩定劑奶油奶酪測定的pH、蛋白質、脂肪、乳糖以及水分含量的數據結果進行統計，結果如表2所示。

由表2可知，不同穩定劑奶油奶酪的pH為4.79～ 4.87，蛋白質含量為8.79～8.87 g/100 g，脂肪含量為33.90～34.53 g/100 g，乳糖含量為2.41～2.52 g/100 g，水分為54.83～55.43 g/100 g，均不存在顯著性差異（P＞0.05）。

表2 不同穩定劑奶油奶酪的理化指標

2.2.2 流變特性

添加不同穩定劑奶油奶酪的流變特性結果如圖4和圖5所示。

圖4 不同溫度下奶油奶酪的彈性模量

由圖4可知，當溫度低于30 ℃時，添加黃原膠、刺槐豆膠、瓜爾膠和復配穩定劑奶油奶酪的彈性模量無顯著性差異（P＞0.05）（圖4 A）。在低溫下，蛋白質基質和嵌入基質中的大部分脂肪為奶油奶酪提供彈性模量。在加熱期間（30～80 ℃），相比于添加刺槐豆膠和瓜爾膠的奶油奶酪，黃原膠和復配穩定劑奶油奶酪的彈性模量更高（P＜0.05）。黃原膠和復配穩定劑奶油奶酪彈性模量較高可能是由于黃原膠在奶油奶酪的水相中形成凝膠，凝膠的存在會降低產品的流動性，增加其在高溫條件下的穩定性。

在冷卻期間，添加黃原膠和復配穩定劑的奶油奶酪比添加刺槐豆膠和瓜爾膠奶油奶酪的彈性模量更高（P＜0.05）（圖4 B）。而在加熱或冷卻期間，添加刺槐豆膠和瓜爾膠奶油奶酪的彈性模量不存在顯著性差異（P＞0.05）。

由圖5可知，在加熱期間，添加復配穩定劑的奶油奶酪在30～80 ℃之間的tanδ值顯著低于添加刺槐豆膠和瓜爾膠的奶油奶酪，與黃原膠奶油奶酪之間無顯著性差異（P＞0.05）（圖5 A）。在冷卻期間，復配穩定劑奶油奶酪的tanδ值顯著低于其他三組奶油奶酪（P＜0.05）（圖5 B）。然而，在加熱和冷卻期間，僅添加黃原膠、刺槐豆膠和瓜爾膠奶油奶酪的tanδ值無顯著性差異（P＞0.05）。

圖5 不同溫度下奶油奶酪的損耗角正切值

2.2.3 質構特性

添加不同穩定劑奶油奶酪的質構特性結果如表3所示。

表3 不同穩定劑奶油奶酪的質構指標

由表3可知，添加黃原膠、刺槐豆膠和瓜爾膠的奶油奶酪質地間不存在顯著性差異（P＞0.05）。然而，相比于其他三組奶油奶酪，添加復配穩定劑奶油奶酪的硬度顯著增加（P＜0.05），黏性顯著降低（P＜ 0.05）。這可能是因為與添加單個穩定劑奶油奶酪相比，復配穩定劑更有助于為結構提供額外剛度，使得添加復配穩定劑奶油奶酪的凝膠結構更加堅固。與由黃原膠形成的弱凝膠或由瓜爾膠、刺槐豆膠在水溶液中形成的黏性溶液相比，復配穩定劑對奶油奶酪的硬度貢獻更大。

2.2.4 感官評價

對各組奶油奶酪進行感官評價，將20名參評人員對奶油奶酪的感官評定進行統計，結果如表4所示。

由表4可知，四組奶油奶酪的外觀評分、風味評分和總分均不存在顯著性差異（P＞0.05），而添加復配穩定劑奶油奶酪的質構評分顯著高于其他三組奶油奶酪（P＜0.05），涂抹性顯著低于其他三組奶油奶酪（P＜0.05），這可能與產品的硬度相關，產品硬度高，不易于涂抹。

表4 不同穩定劑奶油奶酪的感官評價表 單位：分

3 結論

不同穩定劑溶液的流變特性與添加這些穩定劑奶油奶酪的流變特性相似，穩定劑溶液體系的建立有助于闡明添加的穩定劑在奶油奶酪中的作用。在黃原膠、刺槐豆膠、瓜爾膠和復配穩定劑溶液中，黃原膠和復配穩定劑溶液能夠形成熱可逆的固體狀凝膠結構，其中復配穩定劑溶液凝膠結構更強；而刺槐豆膠和瓜爾膠溶液無凝膠特性。此外，將不同穩定劑添加至奶油奶酪中，結果發現穩定劑類型對奶油奶酪的理化指標無顯著性影響（P＞0.05），但對其流變、質構和感官特性具有影響，相比于添加刺槐豆膠和瓜爾膠的奶油奶酪，黃原膠和復配穩定劑奶油奶酪的彈性模量更高（P＜0.05）；相比于其他三組奶油奶酪，添加復配穩定劑奶油奶酪的tanδ值、黏性和涂抹性顯著降低，而硬度和質構評分顯著增加（P＜0.05）。由此可見，不同類型的穩定劑導致奶油奶酪功能特性存在差異，復配穩定劑能夠提高奶油奶酪的硬度，黃原膠能夠提高奶油奶酪的彈性，而刺槐豆膠和瓜爾膠有助于奶油奶酪的涂抹性。