应用说明 | CoaguSens™ Flex
加工奶酪熔融性与功能性的测试
加工奶酪在食品工业中扮演着重要角色，因其品质稳定、保质期长，且在三明治、酱汁、即食餐和烘焙食品等应用中具有多功能性而备受推崇。 决定其在食品应用中表现的关键属性之一是熔融性。当奶酪受热时，这一特性会直接影响其质地、口感和视觉吸引力，因此它既是产品开发的关键因素，也是质量控制的关键因素。
加工奶酪的功能特性
加工奶酪的独特功能源于精心调配的配方和严格控制的生产工艺。通过在加热条件下将天然奶酪与乳化盐、水及其他配料混合，制造商能够确保不同批次的产品在质地、风味和性能方面保持一致。 这种可控性使得制造商能够针对具体市场需求进行有针对性的调整——例如增强披萨配料的融化性能，或提高汉堡芝士片在切片时的完整性。在不牺牲稳定性的前提下精细调节融化性能的能力，正是加工芝士在餐饮服务和工业应用中被广泛采用的原因之一。
可熔性：加工奶酪的一项关键品质指标
加工奶酪的熔融性是指其在受热时软化并流动的能力。该特性受水分含量、pH值、脂肪与蛋白质的比例，以及所用乳化盐的种类和用量等因素的影响。 最佳的熔融性可确保奶酪在加热食品上均匀覆盖，防止油脂过度析出，并呈现理想的拉丝或流动特性。熔融行为不一致可能会导致产品缺陷，如起泡、覆盖不均或质地不佳，从而影响产品外观和消费者接受度。
紧致度与质地
加工奶酪的硬度与其可熔性密切相关，因为这两者都由奶酪的蛋白质网络和水分分布决定。虽然较硬的奶酪在加热过程中可能保持结构完整，但过硬的质地会限制其涂抹性，并产生有嚼劲的口感。相反，较软的质地虽然能增强可熔性，但在加热时却有塌陷的风险。 制造商通过调整蛋白质含量、乳化盐浓度以及加热时间和剪切速率等加工参数，来达到理想的硬度。
一致性
一致性描述了加工奶酪性质的均匀性——既包括同一批次内的均匀性，也包括不同生产批次间的均匀性。从功能角度来看，一致性可确保奶酪在使用过程中，其熔化性、硬度和质地始终保持可预测性。 影响一致性的因素包括原料的均匀混合、稳定的pH值控制，以及在生产过程中防止相分离。保持高一致性不仅有助于提升品牌可靠性，还能减少工业用户的废料和加工问题。
粘度
粘度在决定加工奶酪熔化过程中的流动行为方面起着重要作用。它影响奶酪在加热表面上的涂抹方式、其拉伸性能以及与其他食品成分结合的能力。较低的粘度有助于实现顺滑流动和均匀覆盖，而较高的粘度则有助于分层或夹心产品保持结构。 通常通过调整水分含量、乳化盐以及脂肪分布来达到目标粘度水平。
了解并控制可熔性、硬度、质地和粘度，对于确保加工奶酪满足消费者和工业客户的性能预期至关重要。这些参数是评估功能性的基础，并为配方改进提供指导，以适应不断变化的市场需求。
在下一节中，我们将探讨在实际应用场景中评估这些特性的实用方法，这是我们“案例研究：加工奶酪熔融性测试”的一部分。
案例研究：加工奶酪熔融性的测试
仪器：CoaguSens™ Flex——对加工奶酪的硬度与可熔性进行精密测试
CoaguSens™ Flex 是一款专为乳制品行业开发的精密分析仪器，用于表征牛奶凝胶和奶酪的流变学及粘弹性特性。该仪器可实时监测牛奶中的酶凝固和酸凝固过程，并在受控的热条件下定量测定凝胶硬度及结构形成情况。 该系统还能通过测量温度依赖性粘弹性响应，对奶酪（天然或加工奶酪）进行可熔性研究，从而提供关于功能性能的可重复性数据。
通过生成精确的流变学参数，CoaguSens™ Flex 帮助食品科学家、技术专家和工艺工程师优化配方和配料用量。其分析能力有助于调整工艺参数，从而稳定地实现预定的功能目标，包括质地、硬度和熔融行为。
CoaguSens™ Flex 兼具多功能性与高分析精度，既适用于 研发——在这些领域，它有助于深化对乳制品系统中结构与功能关系的理解——以及 质量控制，该仪器可确保产品的一致性、降低变异性，并保持符合行业性能标准。该仪器会根据温度测量以下参数：
- 该 剪切弹性模量 (G′)：用于衡量凝胶的硬度；
- 该 剪切损耗模量（G’’）：用于测量凝胶的粘性行为；
- 损耗正切 [tan(δ)]：定义为 G’’/G’ 的比值，表示样品粘性行为相对于弹性行为的比例。
结果
熔化动力学
图1：Velveeta、Laughing Cow、Cheese Whiz和Kraft Single四种加工奶酪在4 °C至70 °C温度范围内的熔化曲线（弹性模量或硬度的随时间变化）对比。
利用 CoaguSens™ Flex 研究加工奶酪的硬度与熔化速度，可获得精确的流变学见解，从而帮助制造商优化配方、乳化剂配比及热行为，以实现质地的一致性、可控的熔化性，并在工业、烹饪及消费类应用中提升产品性能。使用 CoaguSens™ Flex 获得的熔化性曲线可提供多方面的信息：
卡夫切片奶酪 该样品起初是最坚硬的（约100,000 Pa），反映出其具有致密的蛋白质-乳化剂基质，但熔化速度也最快，G′值在不到2分钟内就降至20,000 Pa以下。在受热条件下，它表现出较高的刚性和适度的结构稳定性。
Velveeta 起初质地适中偏硬（约50,000 Pa），随后迅速熔化，最终稳定在低弹性状态。它在初始强度与快速流化之间取得了平衡，非常适合需要平滑、均匀熔融的应用。
笑牛 其初始硬度较低（约35,000 Pa），但结构保持时间稍长，G′值的衰减速度较慢且更为平缓。最终表现出更高的残余弹性，表明其熔融质地虽较软，但更稳定。
Cheez Whiz 该材料从一开始就具有最低的硬度（<5,000 Pa），且结构衰减可忽略不计，在整个过程中基本上表现得像流体一样。其配方设计更侧重于流动性，而非凝胶强度。
图2：Velveeta、Laughing Cow、Cheese Whiz和Kraft Single四种加工奶酪在4 °C和70 °C下的弹性模量（硬度）对比。
![Loss tangent [tan(δ)] and viscous behavior of Velveeta, Laughing Cow, Cheese Whiz and Kraft Single processed cheeses at 4 °C](https://i0.wp.com/rheolution.com/wp-content/uploads/scalefix-Processed-Cheese-TanD-Bar-Graph-4deg.jpg?fit=768%2C894&ssl=1)
图3：Velveeta、Laughing Cow、Cheese Whiz和Kraft Single四种加工奶酪在4 °C时的损耗正切值[tan(δ)]及粘性行为
![Loss tangent [tan(δ)] and viscous behavior of Velveeta, Laughing Cow, Cheese Whiz and Kraft Single processed cheeses at 70 °C](https://i0.wp.com/rheolution.com/wp-content/uploads/Processed-Cheese-TanD-Bar-Graph-4to70deg.jpg?fit=768%2C894&ssl=1)
图4： Velveeta、Laughing Cow、Cheese Whiz和Kraft Single四种加工奶酪在70 °C下的损耗 正切值[tan(δ)]及粘性行为
Velveeta
Velveeta 是一种由牛奶、乳清、乳化盐和油脂制成的巴氏杀菌加工奶酪产品，经过均质化和热处理以确保其稳定性和细腻的质地，因其熔化性能均匀，被广泛用于酱汁、蘸酱和加工食品中。
在 4 °C 时，维尔维塔奶酪表现出中等硬度（约 45,000 Pa），且呈现以弹性为主的行为（tan(δ) 约 0.3）。 加热至70 °C会导致结构急剧破坏（<2,000 Pa），且tan(δ)值急剧上升（~0.7），标志着其行为向粘性主导型转变。这解释了其顺滑、均匀的熔融特性。
笑牛
“笑牛”是一种分装式加工奶酪抹酱，由天然奶酪与奶油、奶粉及乳化盐混合制成，随后经过热灭菌处理以确保保质期，最终形成一种质地顺滑、易于涂抹的产品，通常作为零食食用，或涂抹在面包和饼干上。
“笑牛”奶酪在4 °C时质地适中（~35,000 Pa），加热后仍保持相当大的弹性（70 °C时为~7,000 Pa）。其tan(δ)值稳定保持在~0.3，表明在保持结构平衡的同时，粘性贡献保持稳定。 这使其呈现出柔软、易于涂抹的质地，而非完全的流动性。
芝士威兹
Cheez Whiz 是一种由奶酪、乳清、油脂和乳化盐制成的加工奶酪酱，经过热处理后形成一种常温保存、可倾倒且质地稳定的产品，主要用作快餐和便利食品中的蘸酱、浇头或调味料。
即使在 4 °C 时（~5,000 Pa），Cheez Whiz 的结构也较弱，其 tan(δ) 值相对较高（~0.5），这反映了其以粘性为主的特性。 在 70 °C 时，其 G′ 值降至 1,000 Pa 以下，而 tan(δ) 值仍保持较高水平，这证实了其作为可倾倒乳液的性质，且凝胶网络完整性极低。
卡夫单片奶酪
卡夫单片芝士（Kraft Singles）是独立包装的加工芝士片，由天然芝士、乳清、植物油、乳化盐和稳定剂制成，经过巴氏杀菌以确保微生物安全性和稳定的融化性，专为三明治、汉堡及其他即食食品设计。
在冷藏条件下，Kraft Slice 的硬度最高（约 100,000 Pa），且具有中等弹性行为（tan(δ) 约 0.45）。 当加热至70 °C时，G′值急剧下降至约4,000 Pa，而tan(δ)值则上升至0.55左右，表明在熔化过程中发生了结构变化。
利用精确测量来改善加工奶酪的功能性
结论
本研究利用 CoaguSens™ Flex. 加工奶酪的性能取决于配方因素，例如蛋白质与脂肪的比例、乳化盐、pH值和水分含量。测定的关键参数包括剪切弹性模量（G′）、粘性模量（G″）和损耗角正切值[tan(δ)]，这些参数可对不同温度下的硬度及熔融行为进行精确评估。
在 4 °C 时， Kraft Slice 的硬度最高（约100,000帕），其次是 Velveeta （约45,000帕）和 Laughing Cow （约35,000帕），而 Cheez Whiz 结构较弱（<5,000 Pa）。加热至70 °C后，所有样品的硬度均降低，但降解动力学各不相同： Kraft Slice 迅速融化（~4,000 Pa），Velveeta 完全液化（<2,000 Pa），Laughing Cow 保留了部分结构（~7,000 Pa），而 Cheez Whiz 始终保持柔软状态。
由tan(δ)所反映的粘性行为证实了这些趋势。Velveeta从以弹性为主（约0.3）转变为以粘性为主（约0.7），Laughing Cow则保持稳定（约0.3）， Kraft Slice 略有上升（0.45–0.55），而 Cheez Whiz 无论温度如何均保持粘性（~0.5）。
CoaguSens™ Flex 提供了一种快速、可重复且定量的方法来测量奶酪的熔化性。它能够捕捉加热条件下奶酪的硬度、熔化速度以及粘弹性平衡，因此成为一种不可或缺的工具，用于 研发配方设计 以及 质量控制一致性监测，确保产品在尽量减少试错的情况下满足功能性能要求。
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