益生元對干酪品質影響的研究進展

李玲玉，趙悅，閆清泉，趙中華，李志國，宗學醒

內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司（呼和浩特 011500）

干酪，又稱“奶酪”或“乳酪”，以牛乳或羊乳為原料添加菌種和凝乳酶經發酵、凝乳加工制成。干酪中不僅含有豐富的蛋白質和脂肪，還有豐富的有機酸和糖類，礦物質元素鈣、磷、鈉、鉀、鎂及維生素等多種生物活性物質。因其具有較高的營養價值、口感和風味的多樣性以及功能特性等，在世界上受到越來越多人的喜愛。隨著益生元產業的快速發展，市場對功能性益生元認知度也越來越高，功能性益生元產品具有很大的開發潛力。食品工業中常用作功能性食品的益生元主要有菊粉、低聚半乳糖、低聚果糖和低聚異麥芽糖，它們對調節腸道菌群平衡有一定的益處，增加生產的短鏈脂肪酸和降低發生疾病的風險[1]。

益生元可對干酪的理化性質、流變性和感官特性產生積極影響，其影響主要取決于產品基質、益生元類型及添加益生元的含量[2]。益生元在改善免疫功能、促進礦物質吸收及調節脂類代謝等生理調節功能方面有著重要作用。隨著高血壓和肥胖癥患者增多，在干酪生產中添加益生元以期通過減少鈉和脂肪含量增加健康益處非常必要。在益生菌干酪加工過程中，益生元可以增強益生菌在干酪基質中的存活能力，同時還能提升干酪的健康功能。利用益生元對干酪保持益生菌活性及品質改善的研究具有較高的研究價值和現實意義。因此，深入了解益生元的性質、功能和應用，對推動我國益生元產業健康發展和人們飲食健康具有重要意義。

1 益生元概述

1.1 益生元特性

益生元定義最早由Gibson和Roberfroid首次提出，被定義為“是指一些不易被宿主消化吸收，能選擇性地促進體內有益菌代謝增殖，從而改善宿主健康的有機物質”[3]。但在2016年根據國際益生菌和益生元科學協會（ISAPP）的要求進行重新定義：益生元是指一種被宿主微生物選擇利用的具有健康益處的基質[4]。益生元一般被稱為未被人類消化酶消化的低分子量碳水化合物，可積極調節腸道微生物菌群的組成和活性[5]。益生元是在建立健康微生物菌群時，對宿主健康有益的常用物質之一[6]。同時，還被認為能夠抑制病原菌的生長，特別是大腸桿菌、空腸彎曲桿菌和其他病原菌等[7]。

根據益生元的功能特性，市場上已開發出許多含有益生元成分的功能食品，其中功能性食品指是一種添加營養成分或其他物質的產品，對人類健康有較大益處的食品。功能性原料中的膳食纖維可以是益生元，但并非所有的膳食纖維都是益生元，僅有可溶于水并能被腸道細菌消化的膳食纖維（稱為可溶性膳食纖維）和那些不溶于水但能在大腸中發酵的膳食纖維才屬于益生元。益生元主要是由寡糖組成，同時也包括多糖，如抗性淀粉、果膠、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）、低聚異麥芽糖（IMO）、甘露寡糖（MOS）及β-葡聚糖，它們對產品的品質和營養特性有重要作用[8]。在乳制品中添加益生元是一種很好的產品升級表現，一方面可以增強有益的健康作用，另一方面可以改善其理化和感官特性，替代脂肪成分，增加膳食纖維含量。

1.2 益生元功效

益生元作為一種功能性食品配料，在促進人類健康方面有著極其重要的作用。益生元的生理功能主要包括：促進腸道有益菌增殖、改善腸道菌群、抑制腐敗菌生長；有些益生元還能夠刺激腸道蠕動；能夠提高機體免疫力、抵抗病原菌，以防止疾病的產生；可促進營養物質的吸收，加強營養健康等功效。除此之外，益生元的抗氧化特性也非常重要。腸道菌群對健康的重要性日益凸顯，益生元化合物通過腸道微生物發酵產生短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸的產生與改善腸道功能、礦物質吸收、調節脂質和糖代謝及降低疾病風險等多種生理因素有關[9]。此外，益生元的攝入有利于益生菌的生長，從而增強胃腸道和免疫系統，阻礙致病菌產生[10]。益生元是細菌穩定狀態受到影響時，常用于維持健康微生物或重新建立菌群平衡的物質之一。

益生元不僅具有良好的生理功效，而且某些益生元具有較好的加工特性，在食品工業中廣泛應用，也表現出較好的應用效果。Junyusen等[11]研究表明，添加菊粉有助于增加蛋白質基質網絡的孔隙度，可以改善低脂干酪的組成、質地和微觀結構特征。在干酪中添加麥芽糊精的木薯粉，可以增加乳脂性、口腔涂層的光滑性和降低柔軟未成熟奶、干酪的硬度，這一特性是由于麥芽糖糊精破壞蛋白質基質，并由于麥芽糖糊精較高的水結合能力而增加水分水平[12]。益生元不僅可應用于干酪，還可用于生產乳制品、飲料、保健品、糖果、嬰兒配方奶粉、全麥面包、谷物棒、巧克力及肉制品等，應用領域十分廣泛[13]。食用益生元產品對健康益處頗多，如抗糖尿病和降壓特性，改善血脂、增強免疫和維持腸道健康等[14]。

2 益生元對干酪品質的影響研究

隨著消費者對食品營養功能意識的增強，開發具有益生作用的干酪產品符合市場趨勢。干酪是以酪蛋白網狀結構為主要基質，脂肪、礦物質、水及替他成分填充在網狀內的結構。有些軟質干酪含水量較高且持水性差，在儲存運輸過程中會有乳清析出現象進而影響干酪品質；還有些益生菌干酪在加工過程中受溫度或排乳清等工藝過程影響，導致益生菌活菌數降低。添加益生元可以有效改善上述這些問題。多糖類型的益生元具有凝膠性能，能夠增加干酪的持水性；有些益生元屬碳水化合物基質的脂肪替代物，可以改善干酪的內部結構，使產品口感獲得類似于奶油的潤滑感；益生元對益生菌存在保護作用，可防止在加工過程中菌株失活，且對益生菌能夠促進生長。因此，添加合適的益生元能提升產品加工過程中的加工特性，增強終產品的品質。

2.1 益生元對干酪得率的影響

得率是評價干酪生產效益的重要指標，影響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，屬于高脂肪食品，然而過高的脂肪攝入會導致肥胖及疾病的發生，因此，降低干酪中脂肪含量，尋求脂肪替代品以保證干酪的品質尤為重要。部分益生元成分可作為脂肪的替代品，從而在減少干酪脂肪時使其具有與全脂干酪相似的感官、物理化學和流變學特性，還可以增加產品得率。單一益生元如菊粉具有很強的水結合能力，將菊粉應用在干酪中，可維護干酪中蛋白、脂肪及水分的三維網狀結構趨于穩定狀態，乳清析出量降低，干酪得率提高。多種益生元之間的協同作用較單一益生元提高干酪得率的作用效果更佳。

2.2 益生元對干酪理化性質的影響

益生元可作為碳水化合物替代基質的脂肪，在一定程度上會保持結構的穩定性，改善水相結構，減少水分流失，增加持水性，形成脂肪的黏稠度和潤滑感，且對人體健康產生積極的作用。曹楠[16]研究表明，菊粉的添加對低脂新鮮干酪的脂肪含量沒有改變，但可促進低脂新鮮干酪中乳酸菌加快發酵產酸，提高有機酸濃度，導致pH降低。據報道，添加菊粉可以提高干酪的水分含量，降低蛋白質含量、脂肪含量和灰分含量，而pH沒有顯著變化，因為菊粉溶于液體溶液后，會形成微晶體的結構，以此改善產品的乳脂性[17]。

2.3 益生元對干酪質構的影響

干酪屬于高蛋白、高脂肪的乳制品，其內部質構為穩定水分、蛋白質、脂肪構成的三維網狀結構，脂肪起到連接作用，蛋白質分子鑲嵌在內部。當干酪中的脂肪減少時，勢必會破壞結構的穩定性，使水分大量流失，導致干酪的結構發生密集、硬脆的變化。Ferr?o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質的同時，可降低稠度、流動性、黏度和粒度，增加彈性、硬度和熔化能力。同時也表明益生元成分對產品的最終質地、纖維含量和感官接受度產生積極影響。

2.4 益生元對干酪感官特性的影響

干酪產品具有良好的色澤和風味等感官品質，其風味主要在微生物酶的作用下，通過復雜的生化途徑分解干酪中的蛋白質、脂肪、乳糖和檸檬酸而形成揮發性代謝物[19]。在產品表現上，感官品質對于消費者的購買力起重要作用。益生元在干酪感官品質表現上有重要作用，不同益生元會對干酪風味產生不同的影響，但對干酪的色澤和風味沒有不良感官現象。

Liu等[20]研究表明，濃度1%低聚異麥芽糖適合用于益生菌切達干酪的生產，在此條件下，具有較佳的香氣、風味等感官特性。當添加等比例的菊粉和低聚果糖時，干酪中亞油酸含量隨成熟期的增加而增加，瑞士干酪表現出良好的感官接受度、良好的嗜酸乳桿菌和動物雙歧桿菌亞種的活菌數。Kavas等[21]研究表明，山羊奶酪在儲存過程中檢測到的香氣化合物主要由醇類和酸類組成，而益生元和益生菌的使用可以增加干酪中的香氣化合物數量，在成熟的最后階段，可以強烈感受香氣化合物的風味?？偟膩碚f，益生元對干酪的感官特性影響也取決于益生元的成分和作用濃度，但均具有良好的感官評價效果。

2.5 益生元對干酪微生物的影響

現如今，益生菌的作用在許多干酪中得以體現，而限制益生菌干酪生產的最重要因素是微生物無法維持其穩定性。在乳制品中添加富含益生元成分的植物提取物或膳食纖維則有利于益生菌生長。益生元和益生菌的結合使用具有一定的共生效應，可以調節微生物菌群，益生元可作為碳源用于增加干酪中益生菌的存活率，對產品的微生物結構起到穩定作用。

乳制品中添加益生元在改善產品質地、口感潤滑度及結構的同時，維持微生物的生長。菊粉和低聚半乳糖對嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌有一定的益生作用，可促進益生菌的生長。Speranza等[22]研究表明，低聚果糖可以在新鮮奶油奶酪存儲的28 d后使羅伊乳桿菌增殖，且對感官表現沒有不良影響。陳又銘等[23]研究表明，低聚果糖對雙歧桿菌有增殖的功效，可促進乳制品中的益生菌繁殖，并對腸道健康產生有益作用。Singla等[24]研究表明，益生元特性表現與益生菌的種類有關，益生效果的強度可能因菌種發酵特性、生長能力及分泌水解碳源的誘導酶類別不同而存在差異。益生元在加強干酪中有益菌增殖的同時，人體攝入后可改善由菌群失調引起的健康問題，甚至可以重新平衡腸道菌群，主要通過刺激腸道內有益菌微生物菌群的生長，從而抑制有害細菌的增殖[25]。

3 結語

消費者對膳食營養健康意識已越來越高，食品工業對于開發功能性干酪產品快速推進。干酪作為益生元的良好功能載體，益生元在增強干酪儲存狀態的同時既能替代干酪中的脂肪物質，又能更好保護干酪的良好品質。綜述益生元成分對干酪產品得率、質構、理化性質及微生物的影響，均表現出改善作用，同時對人類健康的益處明顯增強，為我國乳品科學研究和推動功能性干酪工業化生產奠定堅實基礎。