不同分子量透明质酸对变湿度加工奶酪产品功能特性的影响机制研究

本研究针对加工奶酪产品(PCP)中化学乳化盐(ES)的替代问题，创新性地采用不同分子量(8kDa-2550kDa)的透明质酸(HA)作为天然替代物，系统探究了HA在51%-60%湿度梯度下对PCP熔融特性、硬度和流变学性能的调控作用。结果表明，高MW HA能显著提升水分结合能力，实现60%高湿度PCP的稳定制备，并赋予产品更优的硬度和受限熔融特性，为开发清洁标签乳制品提供了新思路。

　　

在乳制品工业中，加工奶酪产品(PCP)因其便捷性和多样化应用而广受欢迎，但其生产长期依赖化学乳化盐(ES)来维持质构稳定性。随着消费者对清洁标签需求的增长，寻找ES的天然替代品成为行业痛点。透明质酸(HA)作为一种具有卓越保水能力的天然多糖，其不同分子量(MW)带来的功能差异尚未在乳品体系中被充分挖掘。这项由国内科研团队发表在《Applied Food Research》的研究，首次系统揭示了HA分子量与PCP功能特性的构效关系。

研究团队采用8kDa、320kDa、980kDa和2550kDa四种MW的HA（纯度>95%），在51%、54%、57%、60%四个湿度水平下制备PCP，完全替代2.5%的ES。通过质构分析、改良Schreiber熔融测试(MST)、动态应力流变仪(DSR)和快速粘度分析仪(RVA)等多维技术，解析了HA对产品性能的影响机制。

【PCP组成与pH】
研究发现HA替代ES导致pH显著降低(5.02-5.09 vs 对照5.60-5.64)，但不同MW的HA处理组间pH无显著差异。这源于HA缺乏ES的钙离子(Ca²⁺)螯合能力，但通过形成多糖-蛋白双网络结构，成功实现了60%高湿度PCP的制备——这是传统ES工艺无法达到的技术瓶颈。

【非熔融质构特性】
表面硬度测试显示，HA处理组硬度(最高133.67g)显著高于对照组(20.35-32.81g)，且随湿度增加而降低。值得注意的是，980kDa和2550kDa HA在51%湿度下表现出协同增效，而8kDa HA因水分相分离导致数据异常。

【熔融功能特性】
改良MST测试中，高MW HA(980/2550kDa)使熔融面积减少80%以上，形成独特的"结构保持型"熔融形态。DSR分析揭示所有PCP的弹性模量(G′)均高于粘性模量(G″)，但HA组的热稳定性显著提升，980kDa HA在51%湿度下的转变温度(TT)达71.21°C，比对照组高33°C。RVA测试进一步证实，高MW HA延长熔融时间(MP)、提高热粘度(HV)，并产生高达4243cP的固化粘度(SV)。

【60%高湿度PCP突破】
该研究最大创新点在于首次实现60%湿度PCP的稳定生产。2550kDa HA虽然硬度最低(31.11g)，但创造了最优的受限熔融特性(熔融面积512.90mm²)，其G′值在高温区仍保持稳定，证实了超高分子量HA在构建三维网络结构方面的独特优势。

这项研究不仅证实HA可完全替代ES，更建立了"MW-湿度-功能特性"的定量关系模型：

1. 水分调节方面：HA通过氢键网络和物理截留实现水分管理，8kDa HA每分子结合水分子数约3000个，而2550kDa可达10⁵量级
2. 质构调控方面：中高MW HA(320-980kDa)在54%湿度下形成最优硬度平衡
3. 熔融特性方面：>980kDa HA通过缠结效应显著提升熔融温度阈值

这些发现为乳制品工业提供了全新的成分设计思路，既能满足清洁标签需求，又可精准调控产品功能特性。未来研究可探索HA与ES的协同效应，以及其在贮藏过程中的分子降解动力学，进一步推动天然添加剂在食品工业中的应用边界。