牛乳-植物蛋白杂化切达干酪凝乳的理化特性研究及其在可持续食品开发中的应用

为开发可持续的乳制品替代品，研究人员探讨了用大豆、豌豆和蚕豆蛋白替代40%牛乳蛋白对切达干酪凝乳理化特性的影响。研究发现植物蛋白会增大颗粒尺寸、降低凝胶硬度，但热处理可促进β-折叠形成并改善乳清蛋白保留。该研究为开发品质接近传统干酪的杂化产品提供了理论依据。

　　

随着全球对可持续食品需求的增长，植物蛋白作为动物蛋白替代品备受关注。然而，植物蛋白在杂化乳制品中的应用仍存在诸多挑战，如质构缺陷、风味不佳和营养不均衡等问题。特别是在干酪领域，植物蛋白与乳蛋白的相互作用机制尚不明确，这严重制约了杂化干酪产品的开发。

针对这一科学问题，来自墨尔本皇家理工大学（RMIT University）的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表了创新性研究。他们系统评估了大豆蛋白(SPI)、豌豆蛋白(PPI)和蚕豆蛋白(FPI)替代40%牛乳蛋白后，对切达干酪凝乳形成过程及最终产品特性的影响。

研究采用了多项关键技术：通过马尔文粒度分析仪测定蛋白悬浮液和杂化乳的粒径分布；利用流变仪分析凝胶动力学和温度扫描特性；采用质构分析仪测定凝乳硬度；傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析蛋白二级结构；共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察微观结构。所有实验均设置热处理(80°C/30min)和非热处理对照。

在蛋白悬浮液特性方面，研究发现蚕豆蛋白(FPI)溶解度最高(46.89%)，而牛乳蛋白(MPC)最低(15.81%)。植物蛋白的加入显著增大了杂化乳的粒径，其中豌豆蛋白杂化乳(BPMNH)的体积加权平均直径(d_4,3)达到4.07μm，是牛乳的4倍。

关于杂化乳特性，蚕豆蛋白杂化乳(BFM)表现出独特的流变行为：热处理后其粘度显著增加，且在剪切稀化测试中呈现最明显的非牛顿流体特性。凝胶动力学分析显示，所有含植物蛋白的样品凝胶时间(T_gel)更短，但储存模量(G')显著低于纯牛乳凝胶。

在凝乳特性研究中，纯牛乳凝乳(BGNH)的硬度(0.4N)是杂化凝乳的2.5-4.8倍。FTIR分析揭示了一个重要现象：热处理使杂化凝乳的β-折叠含量增至79-91%，显著高于牛乳凝乳(69%)。CLSM图像直观显示，蚕豆蛋白杂化凝乳(BFG)具有最疏松的多孔结构，且脂肪球融合现象最为明显。

该研究的创新性发现在于：首次系统比较了三种常见植物蛋白在杂化切达干酪凝乳形成中的行为差异。研究证实大豆蛋白与牛乳蛋白的相容性最佳，而蚕豆蛋白会导致明显的脂肪损失(23%)和蛋白损失(26%)。特别值得注意的是，热处理虽然降低了所有凝乳的G'值，但显著提高了β-折叠含量和蛋白保留率，这为优化杂化干酪工艺提供了重要依据。

这些发现具有重要的产业应用价值：一方面为开发质地接近传统干酪的杂化产品指明了方向，另一方面揭示了不同植物蛋白在干酪体系中的独特行为，为配方优化提供了科学指导。未来研究可进一步探索微生物转谷氨酰胺酶(mTGase)等交联剂在改善杂化干酪质构中的应用潜力。