從披薩到帕尼尼，從乳蛋餅到墨西哥烤餅，融化的乳酪在無數經典烹飪中都扮演著主角。但為什麼有些乳酪融化後會變得黏糊糊的美味，而另一些乳酪卻根本不會融化呢？ 忘掉黑洞或生命的起源——這正是科學旨在解決的問題。
猶他州立大學食品科學家普拉提克·夏爾馬說：“乳酪融化是一個非常複雜的現象。” “當人們吃乳酪時，他們應該思考乳酪內部在分子水平上可能發生的事情。”
在這個水平上，所有作用發生的過程都涉及一種叫做酪蛋白的蛋白質。在牛奶中，酪蛋白為小牛、羔羊或嬰兒提供重要的營養物質鈣和磷酸鹽。但是乳酪製作過程將酪蛋白變成一個由弱鍵結合的網路，並點綴著水和脂肪分子。
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夏爾馬說，總的來說，當乳酪被加熱時，該網路的溶解（乳酪的融化）會分階段進行。首先，從室溫左右開始，乳酪的各種脂肪會開始融化並滲出網路，漂浮到表面（這就是為什麼乳酪會“出汗”）。接下來，當乳酪達到熱水龍頭中水的溫度時，其中的蛋白質開始失去水分，收縮和軟化。夏爾馬說，到大約華氏 160 度（約等於肉類徹底煮熟的溫度）時，融化過程就完成了。“一切都融化了，”他補充道。
但是，徹底融化的乳酪的行為不像典型的融化物質。當冰、黃油和巧克力融化時，它們會變成液體：它們會流動和滴落。 相比之下，莫扎里拉乳酪會滲出並拉伸，使其成為良好融化的代表乳酪。
魔力發生在酪蛋白身上——更具體地說，是酪蛋白分子之間鬆散相互作用的功能。酪蛋白網路需要足夠靈活以移動，但又足夠堅硬以使乳酪保持在一起。增加鎖定在酪蛋白網路中的水或脂肪的量可以促進融化，但改變酪蛋白本身也可以。
為了獲得令人滿意的融化效果，乳酪需要在嵌入酪蛋白中的磷酸鈣分子之間具有適量的鍵，這些鍵將蛋白質網路鎖定在一起。夏爾馬說：“如果鈣含量過高，乳酪就不會融化。” “如果鈣含量太少，那麼它會融化得非常快，因此會變得稀薄。”
威斯康星大學麥迪遜分校食品科學家、威斯康星乳品研究中心主任約翰·盧西說，乳酪製造商調整這些鍵數量的關鍵工具是酸度。在相對中性 pH 值下製成的乳酪中，有足夠的鈣鍵使酪蛋白分子彼此牢固結合。
新增一些酸，結果乳酪中的物質開始鬆動。“這溶解了一些鈣和磷酸鹽鍵——剛剛好，足以使系統變得更具流動性，”盧西說。但是新增過多的酸，就會溶解如此多的鈣鍵，以至於酪蛋白分子上的帶電區域可以彼此直接吸引，並繼續緊密相互作用，從而阻止成品乳酪的拉伸。良好的融化需要恰到好處的酸度。
影響乳酪融化方式的第二個現象是老化過程。隨著乳酪成熟，內部的酶和微生物可以剪斷酪蛋白分子本身。隨著這種剪下的增加，乳酪更容易融化，但拉伸能力較差，並且更容易變得稀糊。
所有這些對酪蛋白在乳酪融化方式中所起作用的強調也有助於解釋為什麼純素乳酪——根本不含酪蛋白——即使冷藏時也相對較軟，並且加熱時通常完全令人倒胃口。英格蘭工業流變學中心的材料科學家尼爾·坎寧安說：“植物性乳酪，它們一開始是冷的果凍，然後變成熱的果凍。”他曾將這些乳酪與乳制乳酪進行比較。
義大利乳清乾酪是另一種融化效果差的乳酪，即使它不是純素的。 那是因為它是由乳清製成的，乳清是製作乳酪後剩下的液體。 這種起始材料意味著義大利乳清乾酪含有少量酪蛋白，但主要由乳清蛋白組成，乳清蛋白構建了一種非常不同的結構——一種特別以硫分子之間的永久鍵為特徵的結構，夏爾馬說。 這些永久鍵使得真正融化義大利乳清乾酪變得更加困難；它只是軟化。
但是，當酪蛋白占主導地位時，瞭解酸和老化如何影響蛋白質結構在很大程度上解釋了不同乳酪的不同融化特性。與莫扎里拉乳酪相比，“像菲達乳酪之類的東西更脆、更粉狀、更易碎，”盧西說。 那是因為酸含量高。 另一方面，帕尼拉乳酪不會融化——酸度不夠。 “它只是被太牢固地結合在一起——它不流動，”盧西說。 藍紋乳酪可能一開始酸性很強且難以融化，但隨著年齡的增長和微生物分解酸，其酸性會降低。 “最終，”他說，“你也許可以將其中一些融化成一種液體池。” 較低的水分含量使帕爾馬乾酪不太容易融化。
對於盧西來說，這就是乳酪製作的奇蹟：大多數品種都是以略有不同的方式處理的相同牛奶，所有這些都建立在數百年的實驗基礎上。“這就是為什麼你會得到數百種不同型別的乳酪，”他說。 “它讓您擁有藝術許可，可以更改您想要的任何內容，並看看結果如何。”