从披萨到帕尼尼，从乳蛋饼到墨西哥烤饼，融化的奶酪在无数经典烹饪中都扮演着主角。但为什么有些奶酪融化后会变得黏糊糊的美味，而另一些奶酪却根本不会融化呢？ 忘掉黑洞或生命的起源——这正是科学旨在解决的问题。
犹他州立大学食品科学家普拉提克·夏尔马说：“奶酪融化是一个非常复杂的现象。” “当人们吃奶酪时，他们应该思考奶酪内部在分子水平上可能发生的事情。”
在这个水平上，所有作用发生的过程都涉及一种叫做酪蛋白的蛋白质。在牛奶中，酪蛋白为小牛、羔羊或婴儿提供重要的营养物质钙和磷酸盐。但是奶酪制作过程将酪蛋白变成一个由弱键结合的网络，并点缀着水和脂肪分子。
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夏尔马说，总的来说，当奶酪被加热时，该网络的溶解（奶酪的融化）会分阶段进行。首先，从室温左右开始，奶酪的各种脂肪会开始融化并渗出网络，漂浮到表面（这就是为什么奶酪会“出汗”）。接下来，当奶酪达到热水龙头中水的温度时，其中的蛋白质开始失去水分，收缩和软化。夏尔马说，到大约华氏 160 度（约等于肉类彻底煮熟的温度）时，融化过程就完成了。“一切都融化了，”他补充道。
但是，彻底融化的奶酪的行为不像典型的融化物质。当冰、黄油和巧克力融化时，它们会变成液体：它们会流动和滴落。 相比之下，莫扎里拉奶酪会渗出并拉伸，使其成为良好融化的代表奶酪。
魔力发生在酪蛋白身上——更具体地说，是酪蛋白分子之间松散相互作用的功能。酪蛋白网络需要足够灵活以移动，但又足够坚硬以使奶酪保持在一起。增加锁定在酪蛋白网络中的水或脂肪的量可以促进融化，但改变酪蛋白本身也可以。
为了获得令人满意的融化效果，奶酪需要在嵌入酪蛋白中的磷酸钙分子之间具有适量的键，这些键将蛋白质网络锁定在一起。夏尔马说：“如果钙含量过高，奶酪就不会融化。” “如果钙含量太少，那么它会融化得非常快，因此会变得稀薄。”
威斯康星大学麦迪逊分校食品科学家、威斯康星乳品研究中心主任约翰·卢西说，奶酪制造商调整这些键数量的关键工具是酸度。在相对中性 pH 值下制成的奶酪中，有足够的钙键使酪蛋白分子彼此牢固结合。
添加一些酸，结果奶酪中的物质开始松动。“这溶解了一些钙和磷酸盐键——刚刚好，足以使系统变得更具流动性，”卢西说。但是添加过多的酸，就会溶解如此多的钙键，以至于酪蛋白分子上的带电区域可以彼此直接吸引，并继续紧密相互作用，从而阻止成品奶酪的拉伸。良好的融化需要恰到好处的酸度。
影响奶酪融化方式的第二个现象是老化过程。随着奶酪成熟，内部的酶和微生物可以剪断酪蛋白分子本身。随着这种剪切的增加，奶酪更容易融化，但拉伸能力较差，并且更容易变得稀糊。
所有这些对酪蛋白在奶酪融化方式中所起作用的强调也有助于解释为什么纯素奶酪——根本不含酪蛋白——即使冷藏时也相对较软，并且加热时通常完全令人倒胃口。英格兰工业流变学中心的材料科学家尼尔·坎宁安说：“植物性奶酪，它们一开始是冷的果冻，然后变成热的果冻。”他曾将这些奶酪与乳制奶酪进行比较。
意大利乳清干酪是另一种融化效果差的奶酪，即使它不是纯素的。 那是因为它是由乳清制成的，乳清是制作奶酪后剩下的液体。 这种起始材料意味着意大利乳清干酪含有少量酪蛋白，但主要由乳清蛋白组成，乳清蛋白构建了一种非常不同的结构——一种特别以硫分子之间的永久键为特征的结构，夏尔马说。 这些永久键使得真正融化意大利乳清干酪变得更加困难；它只是软化。
但是，当酪蛋白占主导地位时，了解酸和老化如何影响蛋白质结构在很大程度上解释了不同奶酪的不同融化特性。与莫扎里拉奶酪相比，“像菲达奶酪之类的东西更脆、更粉状、更易碎，”卢西说。 那是因为酸含量高。 另一方面，帕尼拉奶酪不会融化——酸度不够。 “它只是被太牢固地结合在一起——它不流动，”卢西说。 蓝纹奶酪可能一开始酸性很强且难以融化，但随着年龄的增长和微生物分解酸，其酸性会降低。 “最终，”他说，“你也许可以将其中一些融化成一种液体池。” 较低的水分含量使帕尔马干酪不太容易融化。
对于卢西来说，这就是奶酪制作的奇迹：大多数品种都是以略有不同的方式处理的相同牛奶，所有这些都建立在数百年的实验基础上。“这就是为什么你会得到数百种不同类型的奶酪，”他说。 “它让您拥有艺术许可，可以更改您想要的任何内容，并看看结果如何。”