脂肪类型和均质化对填充型低水分部分脱脂马苏里拉奶酪中脂肪融入酪蛋白网络的影响：探索结构-功能关系

《International Dairy Journal》：Influence of fat type and homogenization on fat integration into the casein network of filled low-moisture part-skim mozzarella: exploring structure-function relationships

本研究评估了棕榈油或向日葵油奶油在制备填充低水分部分脱脂莫扎里拉奶酪中的应用潜力，阐明结构-功能关系。结果表明，与未均质牛奶对照组相比，低/高压均质处理的非乳脂肪奶油使奶酪功能性下降，脂肪类型为主要影响因素，均质压力影响较小，Cryo-SEM显示脂肪-蛋白质相互作用是关键。

　　

摘要

本研究探讨了使用含有非乳脂（棕榈油或葵花籽油）的奶油来制造填充型低水分部分脱脂马苏里拉奶酪的潜在应用，并阐明了其结构-功能关系。与使用非均质化牛乳制成的对照奶酪相比，使用在30巴或130巴压力下均质化的脱脂奶稳定型棕榈油或葵花籽油奶油制成的奶酪功能较差，这种功能下降的程度主要取决于脂肪类型，其次取决于脂肪滴的大小分布。冷冻扫描电子显微镜（Cryo-SEM）成像显示，脂肪-蛋白质相互作用是决定奶酪功能的关键因素。当使用葵花籽油制备填充奶酪并将均质化压力从30巴提高到130巴时，脂肪滴与酪蛋白网络之间的相互作用显著增强。因此，脂肪类型被认为是影响填充奶酪加热过程中脂肪滴与酪蛋白相互作用的主要因素，而均质化压力的影响相对较小。

引言

低水分部分脱脂（LMPS）马苏里拉奶酪的微观结构特征是由定向蛋白质纤维网络组成，其中夹杂着水分、盐分、脂肪滴和细菌（McMahon & Oberg, 2017）。这些特性是通过“pasta-filata”工艺形成的，在该工艺中，加热后的凝乳（约50-65°C）被揉捏，聚集的蛋白质被拉伸成纤维（CXS 262-2006; Fox, Guinee, Cogan & McSweeney, 2017; Kindstedt, Cari? & Milanovi?, 2004）。这一过程增强了蛋白质的拉伸强度，使得加热后的LMPS马苏里拉奶酪在拉伸时能够形成相对较厚的纤维，这使其广泛用作披萨配料（Everett & Auty, 2008; Kindstedt, 1999; Yang, Watkinson, Gillies & James, 2016）。

通过用植物脂肪替代乳脂，可以同时降低原料成本并提高定制奶酪营养成分（例如减少饱和脂肪含量）和功能特性的灵活性（Bachmann, 2001; Kamath, Basak & Gokhale, 2022）。这可以通过在剪切和加热（例如75–85°C）条件下混合乳制品（例如凝乳酶酪蛋白或酪蛋白酸盐）和/或非乳制品（例如植物脂肪）来实现，然后将均匀混合物热填充，并让奶酪在冷却过程中凝固（Fox et al., 2017; Kamath et al., 2022; McSweeney, 2007）。这类被称为马苏里拉类似物的奶酪由于缺乏纤维蛋白网络，其拉伸性能较差，这一点通过冷冻扫描电子显微镜（Cryo-SEM）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）对切达奶酪及其类似物的成像得到了证实，这些成像显示了均匀编织的蛋白质网络中散布着脂肪滴（Leong et al., 2020; Ong, Li, Ong & Gras, 2022; Reid & Yan, 2004）。

一种保持LMPS马苏里拉奶酪纤维蛋白网络的潜在方法是在“pasta-filata”工艺中使用填充奶。这种填充奶是通过将脱脂奶和植物脂肪混合后均质化制备的（Fox et al., 2017）。迄今为止，关于用植物脂肪替代乳脂的研究主要集中在填充型非pasta filata奶酪（如戈达奶酪、土耳其白奶酪、瑞士型奶酪等）（Arslan, Topcu, Saldamli & Koksal, 2014; Felfoul, Bornaz, Baccouche, Sahli & Attia, 2015; Yu & Hammond, 2000）以及填充型“pasta-filata”奶酪（如Kashar奶酪和Oaxaca奶酪）（Kavak & Karabiyik, 2019; Totosaus, Rojas-Nery & Franco-Fernández, 2017）的质地和感官特性上。关于非乳脂来源对填充型LMPS马苏里拉奶酪功能特性的影响的研究较少。一些研究探讨了填充型切达奶酪的微观结构和功能特性（例如熔化和拉伸性能）之间的关系。例如，Leong等人（2020）研究了使用脱脂奶稳定型菜籽油乳液制成的填充切达奶酪的结构-熔化关系，发现其熔化性能受损。作者认为，将植物脂肪乳化到牛奶中改变了脂肪颗粒的表面性质，从而增强了脂肪颗粒表面的酪蛋白吸附，导致加热过程中脂肪固定（Leong et al., 2020）。为了减轻牛奶均质化对奶酪功能的负面影响，建议首先在相对较低的均质化压力下制备油水（O/W）乳液，然后将这些奶油稀释到大量脱脂奶中，再用于制作填充奶酪（Fox et al., 2017; Lelievre, Shaker & Taylor, 1990）。因此，本研究探讨了使用低压均质化的O/W奶油制造填充型LMPS马苏里拉奶酪的潜力，其结构-功能关系与使用非均质化牛奶制成的对照奶酪相似。本研究使用了在相对较低（30巴）或较高（130巴）压力下均质化的葵花籽油（SFO）或棕榈油（PO）奶油来制备填充型LMPS马苏里拉奶酪。所选的压力范围符合工业牛奶均质机的典型工作范围（Guinee, Auty, Mullins, Corcoran & Mulholland, 2000a）。改变填充奶中的不饱和脂肪（葵花籽油 vs. 棕榈油）含量可以调节填充奶的营养和/或功能特性（Leong et al., 2020）。

章节片段

用于制作奶酪的原材料

标准化的、未经均质化的、巴氏杀菌的牛奶（对照牛奶；干物质含量约13%，脂肪含量约3%，蛋白质含量约4%；n = 2份），脱脂牛奶（干物质含量约10%，脂肪含量约0%，蛋白质含量约4%；n = 3份），脱脂牛奶渗透物（MPE；干物质含量约5%，脂肪含量约0%，蛋白质含量约0%；n = 3份）以及脱脂牛奶蛋白浓缩物（MPC；干物质含量约16%，脂肪含量约0%，蛋白质含量约10%；n = 3份）每周从Milcobel CV（比利时朗马克）获得。括号内的数值代表平均值。

对照奶和填充奶的特性

首先评估了填充奶是否适合用于制作奶酪。与对照牛奶相比，填充奶应具有相似的pH值，并且在4°C下储存一夜后颗粒大小分布变化较小。此外，制作奶酪的过程要求填充奶在添加凝乳酶后约40分钟内形成凝胶。

对照牛奶的pH值（约6.6）与新鲜牛乳的pH值相符（Fox, Uniacke-Lowe, McSweeney & O’Mahony, 2015）。

结论

评估了使用低压均质化的含有棕榈油或葵花籽油的O/W奶油制造填充型低盐低水分部分脱脂马苏里拉奶酪的潜力。这些O/W奶油在相对较低（30巴）或较高（130巴）的压力下均质化，然后将所得填充奶酪的结构-功能关系与使用非均质化牛奶制成的对照奶酪在4°C下储存14天后的结构-功能关系进行了比较。

与对照奶相比，填充奶酪...

CRediT作者贡献声明

Paul Van der Meeren：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源协调、方法论、资金筹集。Chak Ming To：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督、项目管理、方法论、概念化。Koen Dewettinck：监督、资源协调、方法论、资金筹集。Stijn Pauwels：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法论、研究调查。

未引用的参考文献

Guinee和O'Callaghan, 2010; Gupta等人, 2007; ISO 5534, 2004; ISO 11885, 2007; ISO/IDF, 2008; ISO 8968-1, 2014; 联合FAO/WHO食品法典委员会, 2006; Kindstedt等人, 2004; Lelievre等人, 1990; McMahon等人, 1993; Tarmizi等人, 2008; Totosaus等人, 2017.

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

科学写作中生成式AI的声明

在准备本文期间，作者使用Microsoft Copilot工具检查了引言和材料与方法部分的拼写和语法错误，并提高了可读性。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。

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致谢

作者衷心感谢Milcobel乳制品研究基金的财务和技术支持。