蛋白质含量与pH值对微波膨化乳基零食理化特性及感官品质的影响机制研究

为解决传统乳制品零食质地单一、缺乏膨化特性的问题，研究人员通过构建模拟巴氏杀菌再制干酪产品（PPCP）模型，系统探究了蛋白质含量（PN）和pH值对微波膨化奶酪脆片膨胀率、流变学特性及感官品质的影响。研究发现，高蛋白（30% PN）样品膨胀率显著高于低蛋白组（440% vs. 210%），而pH值（5.0-5.7）对膨胀无显著影响。该研究为开发无需淀粉添加的膨化乳制品提供了理论依据，拓展了乳基休闲食品的创新路径。

　　

乳制品零食市场长期被烘焙和干燥产品主导，这类产品通常质地坚硬、缺乏膨化食品特有的酥脆口感。尽管奶酪在加热时具有拉伸和起泡的特性（如马苏里拉奶酪），但如何利用这一特性开发出类似淀粉基膨化零食的乳制品仍存在巨大挑战。现有技术如微波真空干燥或爆炸膨化虽能实现奶酪膨化，但设备复杂且受原料特性限制。更棘手的是，多数研究中膨化奶酪依赖大量非乳成分（如淀粉和植物油），这掩盖了奶酪本身膨胀潜力的探索。

为解决这些问题，威斯康星大学麦迪逊分校的研究团队设计了一项创新研究，通过构建巴氏杀菌再制干酪产品（Pasteurized Processed Cheese Product, PPCP）模型，系统分析了蛋白质含量（Protein, PN）和pH值对微波膨化特性的影响。研究发现，高蛋白（30% PN）样品膨胀率高达440%，显著优于低蛋白组（20% PN仅210%），而pH值在5.0-5.7范围内对膨胀无显著影响。这一成果发表于《Journal of Dairy Science》，为开发纯乳基膨化零食提供了关键理论支撑。

关键技术方法
研究采用3×3因子设计，通过调整胶束酪蛋白粉（Micellar Casein Powder, MCP）和麦芽糊精（Maltodextrin, MD）比例制备不同PN水平（20%、24%、30%）的PPCP，并调节pH值（5.0、5.4、5.7）。利用小应变振荡流变学评估熔融性（Loss Tangent, LT），通过玻璃珠置换法测定膨胀率，结合扫描电镜（SEM）观察微观结构，并采用定量描述性感官分析（15分制）评估质地特性。

研究结果

PPCP与膨化产品的成分分析
PPCP的蛋白质/脂肪比在30% PN组偏高（1.31:1），可能与加工中脂肪流失有关。膨化后水活性（a_w
）降至0.24±0.05，满足货架稳定性要求（a_w
<0.85）。值得注意的是，20% PN组的膨化样品感官硬度显著升高（9.1分 vs. 30% PN组的6.3分），这与扫描电镜显示的厚细胞壁结构一致。

酸缓冲特性与钙状态
滴定曲线显示，PPCP中天然胶体磷酸钙（Colloidal Calcium Phosphate, CCP）因柠檬酸三钠（Trisodium Citrate, TSC）和柠檬酸（Citric Acid, CA）的添加而完全溶解，转化为柠檬酸钙复合物。这一变化解释了为何pH降低未显著影响膨胀——CCP的缓冲作用已被化学修饰掩盖。

流变学特性
所有PPCP样品的最大损耗因子（LT_max
）均<1，表明加热时未完全熔融。高pH（5.7）样品LT_max
较高（0.8），可能与酪蛋白静电排斥增强有关，而pH 5.0时接近等电点（pH 4.6）导致分子间吸引力增强，限制了流动性。

膨化机制与结构
30% PN样品膨胀率最高（440%），但感官脆度最低（10.7分），因其多孔薄壁结构易碎裂。相反，20% PN组因MD添加导致膨胀受限（210%），但细胞壁增厚（SEM证实）提升了硬度和牙齿粘附性（tooth cling达4.5/6分）。

结论与意义
该研究首次证明，通过调控蛋白质网络而非依赖淀粉添加，可实现乳基零食的微波膨化。高蛋白含量（30% PN）和受限熔融性（LT_max
<1）是理想膨胀的关键，而pH调控在CCP被化学修饰后作用有限。这一发现突破了传统膨化食品对碳水化合物的依赖，为开发高蛋白、低糖的健康零食提供了新思路。此外，研究建立的PPCP模型可广泛应用于乳制品功能特性优化，推动乳品加工业向高附加值产品转型。