食品減鹽策略研究進展

向芳

(南京旅游職業學院 烹飪與營養學院,江蘇 南京,210000)

高血壓已成為全球人口死亡的首要危險因素。減少食鹽(主要是鈉)的攝入量被認為是降低高血壓及心腦血管疾病等慢性非傳染性疾病(non-communicable diseases,NCDs)最有效和最經濟的公共衛生策略之一。包括減鹽在內的飲食干預措施的健康投資收益比為1∶12[1]。2013年世界衛生組織(World Health Organization,WHO)呼吁成員國至2025年減少30%的人均食鹽攝入量。目前,全球已有75個國家和地區啟動減鹽行動。全球減鹽行動的普及率僅次于控煙,WHO預測“公民減少15%的食鹽攝入量,可使23個高疾病負擔國家在10年內減少850萬人死亡”。

據WHO劃分區域的人均食鹽攝入量基線評估顯示,包含中國、印度在內的東亞地區的人均食鹽攝入量位居前列。中國人均每日食鹽攝入量約10.5 g/d,是WHO推薦值(5 g/d)的2倍以上,控鹽形勢十分嚴峻。與歐美國家不同,家庭烹飪時加入的食鹽和醬油等調味品是以中國為代表的亞洲國家居民鈉攝入量的主要來源,加工食品只占少部分。

然而,食品是成分復雜的混合體系,減少食鹽不僅會損失咸味甚至風味,食品的質構、貯藏性能都會受影響[2]。因此,如何在保證食品味道和品質的前提下減鹽,實現“減鹽不減味”成為國內外諸多學者的研究熱點。基于此背景,本文對人體咸味的感受機制、食品減鹽策略的最新研究進展進行綜述,以期為食品減鹽技術和低鈉食品開發研究提供理論依據。

1 人體咸味感受機制

人體咸味感受的主要通道是上皮細胞膜表面鈉通道(epithelial sodium channel,ENaC),ENaC具有選擇性,鈉離子的通過率遠遠高于鉀離子,屬于電壓門控離子通道。ENaC由3個亞基組成,分別為α、β和γ,ENaC主要定位表達在舌前部的菌狀乳頭的味覺感受器細胞中。然而,味蕾中咸味感知的細胞和細胞內信號轉導機制仍然迷霧重重[3]。NOMURA等[4]發現一種以“全電”的方式進行,沒有第二信使信號傳導、沒有細胞內鈣濃度升高現象的咸味感知機制(圖1)。鈉離子通過ENaC流入細胞,具有ENaC活性的味覺細胞子集激發動作電位,由CALHM1 和 CALHM3 組成亞單位(CALHM1/3)大電導離子通道打開,ATP被釋放,順著其濃度梯度向下移動,最后作用于傳入神經纖維上的親離子P2X2/X3 ATP受體,驅動電導神經傳遞,傳至大腦皮層感知咸味。

圖1 與Ca2 +無關的全電子信號介導的咸味感知[4]

除了ENaC之外,還有很多非選擇型離子通道,諸如瞬時感受器電位香草酸受體 Ⅰ(transient receptor potential vanilloid subfamily Ⅰ,TRPV Ⅰ)等(圖2),其屬于配體門控離子通道,可以感受Na+、K+、NH3+和Ca2+、咸味肽的咸味。這些陽離子轉變的第二信使激活TCR表面的離子通道打開,陽離子流入細胞內,刺激Ca2+極化后內流細胞,激發神經遞質的釋放,產生的信號經過神經層層傳遞,最后傳至大腦皮層感知咸味[3]。不少鈉鹽的替代物即是利用非選擇性離子通道感知咸味。

圖2 非選擇型離子通道TRPVⅠ

2 減鹽策略

直接減少食鹽被認為是最簡單、最直接的方法,但是食品中的非必要鹽的含量有限,直接減鹽的幅度也有限。AHMED等[5]發現減鹽會降低干酪的黏聚性和形變能力,成熟期間脫水收縮率降低,干酪硬度降低,變得更加柔軟易碎。HU等[6]針對低鈉發酵食品,對其風味感知和咸味增強策略進行綜述,闡述了常見的減鈉策略包括直接隱形還原NaCl、其他氯化物替代鹽、食鹽結構改性等,而低鈉發酵食品的風味補償策略包括氣味引起的咸味增強、發酵劑和增味劑應用、非熱處理技術應用等。目前國內外不少研究試圖尋找食鹽的替代物,也有研究從食品本身結構、鹽的結構、食品加工工藝、人體感官協同等方向尋求解決方案。

2.1 食鹽的替代物

2.1.1 替代鹽類

常用于代替鈉離子的有:鉀、鈣、鎂、銨基,替代鹽主要是這些陽離子的鹽酸鹽、乳酸鹽、檸檬酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等[7]。風味雷達圖分布分析發現,相比于鈣鹽和鎂鹽,鉀鹽的相似度更高,其中氯化鉀作為替代鹽的市場潛力最大。

目前研究最多的是鹽酸鹽,以氯化鉀居多,不僅因為其性質與食鹽相近,鉀還具有抗高血壓的功效。但過量攝入鉀(>4.7 g/d)會導致急性毒性,引發高鉀血癥和心律失常[1]。目前大多研究發現,當氯化鉀替代量大于50%時,咸味會變淡并出現難以掩蓋的苦澀味和金屬味,因此氯化鉀替代量通常保持在20%～40%。WEN等[8]研究發現KCl的替代量為30%或20%時,哈爾濱干香腸在發酵過程中脂質和蛋白質氧化程度顯著降低,源自脂質自氧化作用的揮發性化合物形成受到抑制。VIDAL等[9]利用CaCl2、KCl以及兩者混合物來替代食鹽,CaCl2會影響牛肉干的感官特性,如出現苦味、纖維化、腐臭氣等,而50%替代量的KCl可能針對牛肉干減鈉的良好策略。GE等[10]發現肌原纖維蛋白的氧化特性和熱誘導凝膠性能取決于替代鹽的種類和替代量。其中25% KCl的替代量可獲得肌原纖維蛋白較好的凝膠質量。

其他鹽酸鹽有一些不良風味,如氯化鎂有澀味和金屬味,氯化銨有魚腥味等。鉀、鈣和鎂等還會改變組織蛋白酶活性和食品的質構性能。ZONOUBI等[11]發現制作Feta干酪,氯化鈉和氯化鈣抑菌效果最強,氯化鈣和氯化鎂都會引起一些風味缺陷,而氯化鉀影響相對較小。ZHANG等[12]研究表明,氯化鈣替代鹽和氯化鎂替代鹽處理的肉制品中殘余組織蛋白酶B的活性分別是食鹽對照組的1.5倍和1.4倍。

磷酸鹽可以增加肉制品的持水性,顯著降低蒸煮損失并提高感官性能。最常用的是磷酸鉀,替代量約3%,且通常作為復配鹽的成分之一。

以乳酸鉀和乳酸鈣為代表的乳酸鹽,具有抑菌保質作用。乳酸鉀能使減鹽咸牛肉保持感官品質,如降低蒸煮損失、提高減鹽咸牛肉的持水性等。SCHIVAZAPPA等[13]研究發現氯化鉀與乳酸鉀的混合鹽替代量為50%時,可保持發酵香腸的感官品質。不少研究發現非鹽酸鹽對干腌法制作的干酪風味影響最小,其中乳酸鈣可有效減鹽[14]。GORE等[15]發現75%替代量的乳酸鈣使干腌藍紋干酪中心的鈉含量降低33%,并改善干酪的營養特性。

單鹽都有自身的缺陷,因此替代鹽往往以低劑量的復配形式出現,探索替代鹽之間的復配比例成為減鹽食品的關鍵技術。ZHENG等[16]發現替代鹽的混合物顯著降低豬肉肌原纖維蛋白凝膠的儲能模量、持水能力和凝膠強度,當氯化鉀和氯化鎂總替代量為25%時,豬肉肌原纖維蛋白呈現出致密的孔隙結構,改善了低鈉肌原纖維蛋白凝膠產品的功能特性。TIDONA等[17]發現76%氯化鈉和24%氯化鉀的復配鹽制作Grana干酪,不僅質量損失較低,而且奶酪的品質沒有缺陷,對奶酪的化學成分、微生物特性和成熟過程均沒有影響。余濤[18]研發低鈉復合鹽(氯化鈉50%、氯化鉀36.4%、氯化鈣8%、賴氨酸 5.6%)應用于風干羊肉,感官評分無顯著差異,反而嫩度更高,但是揮發性風味物質相對含量較低。

2.1.2 咸味肽及咸味增強肽

咸味肽是一種呈咸味的低聚肽,分子質量為200～1 500 Da[19]。咸味肽的味感與氨基酸組成、氨基酸性質、氨基酸序列和肽的空間結構關系密切[20]。目前結構-味道關系尚不清楚,研究發現大多數精氨酸和谷氨酸含量高的肽可以增強咸味,但缺乏有效的咸味增強特性預測模型。LE等[21]從咸味受體和咸味轉導機理、結構-味道關系、咸味的評價、應用前景和挑戰等方面對不同蛋白質來源的咸味肽/鹽味增強肽進行綜述。

咸味肽不僅能為人體提供必需氨基酸,而且口感更加溫和、刺激性小,增咸的效果比替代鹽類更突出。目前日本已經投入生產,但價格約為普通食鹽的50倍。因此,不少研究聚焦于咸味肽的制備、分離純化和鑒定,試圖尋找更為經濟的制備技術。目前制備咸味肽主要包括酶解和微生物發酵,一般利用低成本的食品加工副產品作為原料,例如牛骨、豌豆蛋白、魚皮明膠蛋白等,但是要考慮加工出品的穩定性。ZHENG等[22]通過超濾、凝膠滲透色譜和制備液相色譜,結合感官評定,從FA31酵母中分離出5種咸味肽,鑒定出肽序列為Asp-Asp、Glu-Asp、Asp-Asp-Asp、Ser-Pro-Glu和Phe-Ile。值得注意的是除了咸味,Phe-Ile呈苦味,Asp-Asp呈酸味。

咸味增強肽本身沒有咸味,但可以增強人體的咸味感知。不少研究試圖闡明咸味增強肽的機理及其與味覺受體的相互作用。XIE等[23]探討菲律賓蛤仔和火腿中鮮味肽的增咸機制,發現在中性條件下(pH 6.5),鮮味肽處于負離子狀態,這可能是鮮味肽能夠與跨膜通道4 (transmembrane channel-like 4,TMC4)受體結合并增強咸味的主要原因。SHEN等[24]通過實驗和綜合計算模型,鑒定酵母提取物中新型咸味增強肽PN、NSE、NE和SPE,并且研究其對TMC4受體蛋白的作用機制。CHEN等[25]利用超濾、凝膠滲透色譜、離子交換色譜等分離鑒定方法,從中國商用發酵豆腐中分離出的4種十肽為主的咸味增強肽,發現十肽Glu-Asp-Glu-Gly-Glu-Gln-Pro-Arg-Pro-Phe具有最強的咸味增強作用。SHAN等[26]從酵母提取物中提取咸味增強肽,并利用味覺受體T1R1/T1R3的分子虛擬對接技術,證實酸味和鮮味可以增強咸味感知。

美拉德反應肽(Maillard-reacted peptides,MRP)是肽(1～5 kDa)和還原糖在高溫下通過美拉德反應產生的糖肽,美拉德反應可以顯著改善肽的咸味增強作用。YAN等[27]通過酶水解豌豆蛋白,與不同還原糖(木糖、阿拉伯糖、核糖、葡萄糖和半乳糖)產生美拉德反應產物,結果顯示豌豆蛋白肽分子質量為0.25～1 kDa咸味增強效果最好,己糖衍生物比戊糖具有更強的增咸作用。YU等[28]以魚皮膠原蛋白肽(1～5 kDa)為原料,通過葡萄糖胺誘導的美拉德反應制備MRP,證實具有23%的咸味增強作用。蘇國萬等[29]發現不同結構修飾(氨基酸的序列變化、增加風味氨基酸、二肽的交聯形式)和美拉德反應對咸二肽(Asn-Pro和Ala-His)的咸味和鮮味有顯著影響。張廷奕等[30]發現選擇具有極高反應活性的氨基葡萄糖作為原料,有助于改善MRP的鹽味增強效應。嚴方等[31]發現豌豆肽美拉德反應產物可增強鹽溶液的咸味、鮮味和醇厚味,并研究初始pH(6.4、7.4、8.4)對美拉德反應色澤與風味的影響。但值得注意的是美拉德反應一般在高溫下(>90 ℃)進行,容易產生有毒物質或者不必要的副產物,因此如何精確制備MRP是工業生產必需要研究的問題。

γ-谷氨酰肽廣泛存在于自然界,如綠豆、黑豆、蔥科、奶酪和大豆醬汁等。最典型的γ-谷氨酰肽是谷胱甘肽(glutathione,GSH)。γ-谷氨酰肽的濃厚味味覺轉導機制主要由口腔里激發濃厚味的細胞外鈣敏感受體(calcium-sensing receptor,CaSR)介導,CaSR是G蛋白偶聯受體家族成員之一,其可以感知細胞外鈣濃度的變化維持體內鈣平衡,γ-谷氨酰肽已被確定為鈣敏感受體CaSR的變構調節劑。γ-谷氨酰肽可以激活味蕾中的CaSR并產生濃厚味道,而濃厚味將進一步以雙相的方式調節咸味。畢繼才等[32]發現谷胱甘肽在40 ℃和pH 7.0條件下具有最佳增咸效應,風味增強比為20%。谷胱甘肽CaCl2系統在40 ℃和pH 6.5下具有最佳增咸效果,增咸15%。谷胱甘肽KCl系統在45 ℃和pH 7.0時具有最佳的增咸效果,增咸15%。

ANDREW等[33]鑒定蘑菇蛋白水解物中的蘑菇衍生促味劑,包括游離氨基酸、焦谷氨酰二肽等,包括焦谷氨酰半胱氨酸 (pGlu-Cys)、焦谷氨酰纈氨酸 (pGlu-Val)、焦谷氨酰天冬氨酸 (pGlu-Asp)、焦谷氨酰谷氨酸 (pGlu-Glu)和焦谷氨酰脯氨酸 (pGlu-Pro)。盡管在水解物中低于各自的閾值,但是并不影響咸味,證明了亞閾值味覺調節的協同效果,為未來研究低于閾值水平的焦谷氨酰二肽混合物的咸味增強潛力奠定基礎。

2.1.3 其他增咸物質

咸味增強肽之外,還有一些天然物質可以增強咸味感知,彌補低鈉食品的感官缺陷。天然增咸物質包含單一成分和混合成分。單一成分比如氨基酸類(甘氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、牛磺酸、丙氨酸等)、5′-核苷酸類(5′-肌苷酸、5′-腺苷酸、5′-鳥苷酸等)、有機酸類(琥珀酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸等)、植物香料(辣椒的辣椒素、黑胡椒的胡椒堿、大蒜中的大蒜素等)等。TSAI等[34]從魷魚骨中分離出幾丁質,并分別通過超聲處理、堿處理、超聲處理和酸水解分別轉化為幾丁質納米纖維、脫乙酰基幾丁質納米纖維和幾丁質納米晶體,證實了添加幾丁質納米材料的NaCl溶液(質量分數為0.3%)具有更高的咸味感。SOMSAK等[35]從蝦殼和魷魚圈中分離出α-幾丁質和β-幾丁質,并進行超聲處理以獲得幾丁質納米顆粒。隨著超聲時間的延長,幾丁質納米顆粒的咸度增加。

混合成分的增咸物質有酵母提取物、動植物提取物等。酵母提取物由氨基酸、多肽和核苷酸等組成,其中谷氨酸鈉、5′-肌苷酸、5′-鳥苷酸和丙氨酸是其風味的主要來源。目前酵母提取物已成功應用于包含火腿、高湯調味粉、低鹽干酪等多種減鹽食品,并已工業化生產。

此外,葡萄酒加工副產物可以改善低鹽食品的抗菌性能,但有澀味;迷迭香、羅勒等提取物也能夠減鹽不減味;香菜提取物可以改善減鹽香腸的微生物特性;香菇提取物制成的香菇鮮味低鈉鹽配方減鹽效果顯著。SILVA等[36]通過定量描述分析發現牛至提取物和酵母提取物均可以提高低鹽Prato奶酪(50% KCl替代量)的咸味。而暫時性感官支配法優勢曲線表明,酵母提取物對奶酪風味有積極影響,因為其可以消除氯化鉀的苦味。此外,HONG等[37]發現四川胡椒的咸味增強率和減鹽特性分別為28.74%和22.32%,并分析四川胡椒的風味特征、風味增強和咸味調節,以評估其減鹽的有效性。

2.2 人體多感官協同

氣味誘導的咸味增強(odor-induced saltiness enhancement,OISE)是利用嗅覺對味覺的協同效應來增強咸味感知,例如具有咸香氣味的化合物可以增強鹽溶液的咸味感知[38]。經過口腔內咀嚼加工產生的后鼻腔嗅覺會與味覺感知共享神經回路,同時最終會刺激味覺處理的大腦區域,因而與味覺產生交互作用。而經過鼻腔吸入的經鼻嗅覺則不會(圖3)。SINDING等[39]基于風味感知的大腦計時視角闡述了OISE。通過腦電圖腦記錄,利用接近真實的咸湯模型,證實了大腦高級整合區域可能通過主要感覺區域的自上而下效應來處理氣味與味道的相互作用。AI等[40]對氣味誘導味覺增強(odor-induced taste enhancement,OITE)的神經認知機制進行綜述,討論氣味感知途徑(前鼻或鼻后)、氣味濃度和氣味-味覺一致性對 OITE 的影響。同時通過展示大腦處理味覺強度、氣味的味覺質量以及味覺-氣味相互作用的人類神經影像學研究等,來呈現 OITE 的神經機制。

a-經鼻嗅覺;b-后鼻腔嗅覺

目前利用OISE增咸的有肉類、醬油、沙丁魚、奶酪、柴魚干等的咸香氣味化合物,其中醬油的氣味劑增咸效果顯著。ZHOU等[41]通過氣相色譜/嗅聞-與滋味相關法從醬油中鑒定出30種與味道相關的氣味化合物,其中4種可以增強咸味和6種可以增強鮮味,3-(甲硫基)丙醛增強咸味和鮮味的效果最好,鮮味氣味劑1-辛烯-3-醇也可顯著增強咸味。GAO等[42]研究鹽溶液中的中國豆豉氣味的增強咸味感知作用,采用氣相色譜-嗅味計篩選永川豆豉中與咸香氣味,在14種氣味化合物中,2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、二甲基三硫醚、3-甲硫基丙醛和3-甲硫基丙醇等化合物增咸效果顯著。其中,2-乙基-3,5-二甲基吡嗪是首次報道能增強咸味。

2.3 食鹽結構優化

目前研究表明食品中約95%的食鹽還來不及感知咸味,就已經吞入食管[2],因此不少研究嘗試改變鹽結構,以增強鈉鹽在口腔加工中的咸味感知,從而降低無貢獻鹽的攝入。現有措施包含利用先進的加工技術改變食鹽的形貌、粒徑大小和利用包埋技術增加非均勻分布等。

改變食鹽的形貌旨在增加晶體的比表面積,提升食鹽溶解度。相比于傳統食鹽的立方晶體,薄片狀、中空金字塔狀、聚集狀、空心微球等特殊形貌的食鹽晶體能夠增強咸味感知。其中不少已經開始商業生產,但是售價較高,可應用于炸薯條、餅干、堅果、肉類工業等。不少研究將食鹽的中空結構和氣味誘導的咸味增強進行疊加,減鹽效果顯著。CHEN等[43]用經過皂苷穩定的檸檬油和大蒜油的納米液滴構成框架,經過噴霧干燥獲得中空NaCl顆粒,典型的香氣屬性和咸味感得以增強。LEE等[44]利用噴霧干燥鹽-酵母復合物,增強白面包的咸味,證實了鹽和酵母的空間組合可能導致更高的鹽釋放。

減小食鹽的粒徑,能夠增加其溶解速度,提升咸味的峰值強度,但是持續時間較短,后味不足,食鹽粒徑大小與感官品質的關系有待于后續深入研究。RIOS-MERA等[45]研究微粉氯化鈉可以使牛肉餅的含鹽量從1.5%減少到1.0%。HURST等[2]研究發現咸味感知由食鹽晶體顆粒大小和顆粒的疏水性決定。減小食鹽粒徑的方法很多,近年出現超細氯化鈉顆粒制備技術,包括噴霧干燥、3D打印工藝和電流體霧化干燥。此外,對于咀嚼時間較長的食物,如面食或者肉制品,加大食鹽粒徑會增強咸味感知,但可能對感官有影響。大粒徑的食鹽晶體能夠避免在高含水量的肉制品中溶解。GAUDETTE等[46]發現3 mm的食鹽可以顯著減少牛肉餅的食鹽,但牛肉餅在烹飪中會有較多汁水流失。GORE等[15]用粗鹽(0.9～3.15 mm)腌制藍紋干酪,可以減少鈉含量21%。因此,食鹽的粒徑大小會因應用場景不同而有不同要求。

NaCl經過疏水材料包埋,在食品基質中會導致鹽濃度的非均勻分布,延緩鈉的釋放,提升和延長咸味感知,但是僅適用于一些需要長時間咀嚼的食物,如面包和肉制品等[47]。目前研究較多的有:麥芽糊精和辛烯基琥珀酸酐改性淀粉包埋氯化鈉、多孔玉米淀粉包埋氯化鈉、巴西棕櫚蠟包埋氯化鈉、油脂包埋的微粉氯化鈉等。

2.4 食品結構優化

不同的食品基質結構會有不同的減鹽效果。REIS等[48]研究不同食物基質(炸薯條、requeij?o奶酪、牛肉漢堡)對增味劑增強咸味能力的影響,證實食品咸味的增強取決于增味劑的增咸效力、食品基質的復雜性以及食鹽的減少量。

膠體食品的混合物分散系統能夠有效控制食鹽的傳遞和釋放,因而能夠實現低鈉減鹽。常見的食品結構優化策略有:a)改變食品基質成分:如提升水分和多糖的含量,控制脂肪含量在合適范圍。脂肪會讓膠體的咸味感知更早,持續時間更長。較少的脂肪會讓受體細胞的敏感性上升,但是脂肪較多就會反而降低,影響咸味感知[49]。牛奶加入低酰基結冷膠或κ-卡拉膠,改變奶酪的最終網絡結構,釋放更多食鹽。b)優化食品結構:可以通過提升凝膠的孔隙率、降低液滴粒徑和調節膠體網絡結構等實現減鹽。ZHANG等[50]基于淀粉-唾液淀粉酶特異性結合原理,發現α-淀粉酶會促進馬鈴薯淀粉基乳液凝膠中鹽的釋放速度。李紅娟等[51]發現乳化工藝通過形成乳清蛋白-黃油乳液凝膠,能夠改善干酪品質的同時,實現再制干酪的減鹽減鈉。c)利用靜電吸附性質:鈉離子是帶正電的陽離子,一些負電荷的化合物如黃原膠酪、蛋白酸鈣和κ-卡拉膠等能夠吸附鈉離子,降低咸味感知;相反,帶正電的陽離子如鉀、鈣可以競爭結合位點,釋放更多的吸附鈉離子,增強咸味感知。LU等[52]研究的卡拉膠-氯化鉀-氯化鈉復合鹽,不僅利用卡拉膠掩蓋氯化鉀苦味,同時降低高血壓和腎損傷風險。PU等[53]開發了一種有效的方案來評估鮮味化合物增強的咸味感。證實L-丙氨酸和甘氨酸可以抑制鈉離子與黏蛋白的結合,從而增加咸味感。阿拉伯樹膠在減鈉溶液中表現出最好的咸味增強效果,其通過阿拉伯樹膠產生納米顆粒,降低溶液體系的穩定性,增強黏蛋白對鈉離子的負載作用,延長咸味感。d)改變界面特性:鹽主要分別在水相或界面中,疏水相/水相體積比和界面特性會影響咸味感知。如通過辛烯基琥珀酸酐改性乳化淀粉進行穩定的W1/O/W2乳液水相包埋食鹽。但是食品體系復雜,食品結構與咸味感知機制還需進一步闡明,而且改變食品結構會影響食物的口腔加工性能,因而實際應用較少。

2.5 高新加工技術

目前一些高新加工技術如超高壓(ultra-high pressure,UHP)、超聲波、脈沖電場(pulsed electric field,PEF)微波技術等,能夠改善低鹽食品的貯存性能及質構特性,因此在減鹽中作為輔助措施。超高壓技術能促進鈉與蛋白質緊密結合,以及水分含量降低,使肉制品感知咸味增強[54]。WANG等[55]發現在低鹽濃度下,適度的UHP處理(≤300 MPa)可增強金線魚肌球蛋白凝膠的保水性和結構性能,而更強的UHP處理(≥450 MPa)會削弱它們。隨著壓力的增加(0.1～600 MPa),肌球蛋白從α螺旋展開為β折疊,并且掩埋的疏水基和巰基基團暴露出來,表面疏水性和反應性巰基含量增加。

超聲波在介質中形成局部的高溫高壓,起到滅菌和均質作用,加速成熟和傳質過程。BARRETTO等[56]利用超聲波改善0.75%的鹽處理重組火腿(減鹽30%)的感官接受度,超聲波引起肌原纖維的微裂紋,降低了火腿的總汁水流失量,增加了硬度,提升火腿的鮮紅色。

脈沖電場誘導電穿孔并改變細胞膜的滲透性,鈉離子更容易流出。BHAT等[57]發現PEF通過影響鹽的擴散和鈉的輸送來改善咸味,在咀嚼時產生更好的咸味感知,同時對牛肉干的剪切力和韌性有著顯著(P<0.05)影響,而對牛肉干的顏色、產率以及氧化和微生物穩定性沒有顯著影響。

微波作為熱加工技術,能夠引起細菌細胞分子的變形和振動,從而具有殺菌作用。目前研究發現微波增咸的機制可能是微波加熱對食品的風味物質保留較多,從而影響咸度感知和感官接受性。BARNETT等[58]利用草藥和微波輔助熱殺菌來增強加工預制膳食——雞肉意大利面的咸味感知。在雞肉意大利面中添加草藥可以使含鹽量減少多達50%,在更長的貯存時間內,由微波輔助熱滅菌加工并貯存后的膳食香氣、味道和風味強度等屬性的接受度會增加。汪雪嬌[59]發現賴氨酸和水浴-微波加熱的協同處理,不僅能夠達到魚糜減鹽(1.7% NaCl)不減咸的目的,而且能明顯改善減鹽魚糜凝膠的感官品質。

此外還有納濾、電滲析、旋轉蒸發等技術手段,對傳統含鹽液體調味品進行脫鹽處理。如電滲析對魚露進行淡化脫鹽處理,但研究發現會同時脫去風味物質[60]。

3 總結及展望

a)在“減鹽不減味”策略研究中,替代鹽是最初的研究方向,研究也較為成熟,但是存在安全性爭議、食品感官品質缺陷等問題(表1)。因此不少研究探索風味改良劑和增咸劑,以彌補替代鹽的缺陷。而近來,天然的食源性咸味肽及咸味增強肽成為一個重要的新興研究方向,具有重要的科學意義和應用價值,但是目前還面臨低產量和肽具有苦味的問題待解決。同時,不少研究開始轉變思路,從食物自身、鹽本身、人體認知神經科學和高新加工技術的角度切入。食品結構優化涉及食品的復雜體系,改變了食品的口感性能,應用受限。鹽結構優化具有普適價值,但是食鹽結構與口感的關系需要更深入的研究,而且制備特殊形態的食鹽成本較高。高新加工技術同樣面臨成本高的問題,且經常作為輔助措施使用。人體感官協同是新興的研究方向,尤其是氣味誘導的咸味增強被認為是更為安全的減鹽方式,未來也將成為研究熱點。

b)5種基本味覺中,咸味對于人類而言是最神秘的。目前咸味的細胞和信號通路仍然理解得不夠完整,盡管取得重要進展,但是拼圖的幾個關鍵部分仍然缺失。比如,尚未研究清楚哪個細胞表達功能性ENaC通道并調節誘人的咸味;尚不清楚如何打開ENaC通道將導致神經遞質釋放到傳入神經纖維等。而人體咸味的感知機理、咸味物質與味覺受體的相互作用等基礎研究,將為食品工業的減鹽策略研究取得實質性突破奠定理論基礎。

c)目前的減鹽策略研究,大多以單一方法為主,少數采用多措施聯合。然而減少食品中的鹽含量具有多重挑戰,因為鹽能夠促進食品基質中的咸味和揮發性化合物釋放,抑制苦味和改變微生物群落結構,在風味感知中具有特殊作用。為了改善低鈉食品風味,未來的研究應該集中在幾種策略的疊加組合應用。此外,應用場景會根據食品種類出現細分,因為不同食物的組成千差萬別,普適的減鹽方案可能并不適用所有種類的食物。因此,未來的研究可能會集中于不同食品種類的減鹽策略研究。

d)目前的減鹽策略的評價指標主要集中于咸度,包括使用感官評估、電子舌電子鼻、味覺細胞和動物模型等方法。然而食鹽不僅僅提供咸味,對食品的質構、微生物群落特性和整體風味都具有深遠影響。目前替代鹽的研究已經考慮咸味之外的其他影響,但是新興減鹽策略大多停留在咸味感知層面,對于微生物特性影響、質構變化以及整體風味特征都有待于后續深入研究。