综述：奶酪及其蛋白质基类似物的胶体特性研究

这篇综述深入探讨了应用胶体科学（colloid science）开发蛋白质基奶酪类似物（protein-based cheese analogues）的关键路径。文章系统分析了酪蛋白胶束（casein micelle）的结构特性与植物蛋白的替代挑战，提出通过调控胶体相互作用（colloidal interactions）和分子组装策略来模拟传统奶酪的质构特性，为开发可持续的半硬质/硬质植物奶酪（plant-based semi-hard/hard cheese）提供了理论框架。

　　

ABSTRACT

奶酪作为古老乳制品，其独特质地源于酪蛋白（casein）胶束的精密组装。面对减少畜牧业温室气体（GHG）排放的需求（4-10L牛奶仅能生产1kg奶酪），植物基奶酪类似物开发成为研究热点。然而现有淀粉基产品存在蛋白质含量低、质构差等问题，核心挑战在于如何用植物蛋白复现酪蛋白的胶体行为——包括胶束形成、酶凝（renneting）和脱水收缩（syneresis）等关键过程。

Introduction

传统奶酪占全球产量的75%，其质地取决于酪蛋白在凝乳酶（rennet）作用下的聚集控制。相较之下，市售植物奶酪多依赖淀粉网络，缺乏蛋白质网络支撑。研究表明，植物蛋白的表面化学性质（surface chemistry）、变性状态（denaturation state）和杂质含量显著影响其胶体行为，这使得直接替代酪蛋白成为巨大挑战。

Colloidal properties of cheese

食品胶体科学揭示：奶酪的结构稳定性（structure stability）和流变学特性（rheology）受成分组成与工艺参数双重调控。酪蛋白胶束通过κ-酪蛋白（κ-casein）酶解失去静电排斥力，在Ca²⁺介导下形成三维网络。而植物蛋白如豌豆蛋白（pea protein）的等电点（pI）和疏水性（hydrophobicity）差异，导致其难以自发形成类似结构。

Design rules of plant-based cheese analogues

从胶体视角看，开发植物奶酪需解决两大问题：

1. 能否通过酸化（acidification）或酶解诱导植物蛋白发生类酪蛋白的聚集；
2. 如何调控脱水收缩获得理想质地。实验显示，豌豆蛋白在pH 4.5-5.0时可形成弱凝胶，但机械强度仅为酪蛋白凝胶的1/3。通过添加转谷氨酰胺酶（transglutaminase）或调整离子强度（ionic strength），可部分改善网络结构。

Conclusions and Outlook

当前植物奶酪在熔融性（meltability）、拉伸性（stretchability）和感官属性上与乳基奶酪差距显著。未来研究应聚焦：

• 植物蛋白原料的精确表征（如聚集态、表面电荷）；
• 新型加工技术（如精准发酵/precision fermentation）构建仿生胶束；
• 多尺度结构调控实现从分子到宏观质构的精准模拟。突破这些瓶颈将推动可持续奶酪产业的跨越式发展。