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    公司新聞

    肉制品加工中的低鈉策略研究

    在中國,當前人群平均每日膳食鈉鹽攝入量為12g,遠遠超出了世界衛生組織(World Health Organization,WHO)的每日推薦攝入量(5g)。鈉鹽攝入量過多會使血壓上升,導致心血管疾病的發生率上升,以及胃癌、骨質疏松癥等一系列疾病。由于鈉鹽攝入過量對人體健康造成重大損害,各個國家、地區之間都在積極采取措施來降低食品中的鈉鹽含量。自WHO發布減鹽戰略開始,歐美等國家也積極參與進來,目前已成功實現鹽攝入量的減少,但還遠未達到WHO的要求。因此,還需要采取多種方法來降低食品中的含鹽量,通過優化低鈉鹽產品的配方,已經制作出一部分的低鈉鹽產品。此外,從消費者角度來說,我們需要誘導他們選擇低鈉鹽食物,并且在飲食中避免額外的添加鈉鹽,把低鹽膳食的觀念從意識付諸到實際行動中。在中國,我國已經開始高度重視居民膳食鹽攝入量過高的問題,不僅在居民膳食推薦指南中將“少鹽”作為其中一條內容,還積極開展公共衛生行動和宣傳來鼓勵居民低鹽飲食。在《“健康中國2030”規劃綱要》中提出,到2030年,全國人均每日鈉鹽攝入量降低20%。其中,居民的每日的鈉鹽攝入量中約有14%的鹽來自加工肉制品中。減少加工肉制品中鹽的策略始于20世紀80年代,最初嘗試用其他氯化物鹽(例如鈣,鎂和鉀)來完全替代氯化鈉(NaCl)。然而,研究表明替代鹽對產品的質地、風味、外觀、水分和保質期等方面可能產生負面影響。于是,人們越來越關注鹽替代品的配方,尤其是在重組肉類產品的研發中,可添加增味劑和天然咸味產品,如酵母提取物和海藻。盡管已經取得了重大進展,但是仍有一定的不足。本綜述討論了旨在降低加工肉制品中鈉含量的現有技術,新型鹽替代品的可能應用以及減鹽對保質期和生產的肉制品質量的影響,并概述了可用方法的局限性和挑戰。

    1  鈉鹽對肉制品品質影響機理


      1.1  肉制品中的鈉鹽

      在天然的肉中,鈉含量較低,但經過商業加工之后,鈉含量大幅上升。例如,在新鮮牛肉中的鈉含量為63mg/100g肉,但在牛肉漢堡中鈉含量達到290~400mg/100g肉。在加工過程中,肉制品的主要鈉來源為食鹽(鈉鹽,主要成分為NaCl),約占80%左右,其余的鈉來自于少量的肉制品添加劑,包括復合磷酸鹽、亞硝酸鈉、抗壞血酸鈉等,因而本文中的鈉鹽主要指NaCl,降低鈉鹽含量即降低NaCl含量。不同肉制品中的鈉鹽含量有較大區別,其中一般添加量為1.5%~3%,但部分腌制肉制品的添加量高達5%。

      1.2  肉制品中鈉鹽的作用

      在現代食品工業中,食鹽作為一種安全的防腐劑被大量使用在肉品的防腐保鮮中。從5000年前起,人們就已經發現食鹽具有良好的防腐作用,能抑制微生物生長,延長食品的保存期限。食鹽的抑菌作用主要基于它能降低水分活度,使其無法滿足微生物生長需要。在鈉離子(Na+)作用下,細菌細胞內的水分透過半透膜,造成水分損失,導致細菌死亡或嚴重損傷,抑制細菌生長。此外,還有研究發現食鹽可能會抑制氧氣溶解,干擾細胞內酶的活性,迫使細胞消耗能量來排出細胞內的鈉離子,達到抑制微生物生長的作用。

      從感官層面上來說,鹽主要有以下4個方面的作用:(1)作為風味增強劑,改善肉制品的口感;(2)促進肌肉蛋白的溶解,增強水合能力,持水性;(3)減少汁液損失和烹飪損失;(4)改善脂肪結合能力,提高乳化性,提高乳化型肉制品的質量。

      食鹽的咸味是由Na+和氯離子(Cl-)共同決定的,其中Na+在整體風味感知中起決定性作用,當Na+含量較低時,可能無法抑制苦味,導致食品苦味過重。在肉制品中,咸味能增強肉制品的香氣和口感,產生濃郁的肉味,因而降低鈉鹽含量會降低肉類產品的整體可接受性。在質地上,降低鈉鹽含量會造成不利影響,降低了持水性和脂肪的結合特性,使肉品難以形成理想凝膠質地和烹飪效果,甚至還會存在安全方面的風險?;谏鲜隼碛?,減鹽對肉制品行業來說是一個巨大的挑戰。

      1.3  鈉鹽對肉制品品質影響機理

      肉制品的品質受到多種因素的影響,食鹽是其中之一。一般在0.47~0.68mol/LNaCl,肌肉中的肌原纖維蛋白溶解,使肉品達到理想的質地。肌原纖維蛋白是肌肉中一類重要的結構蛋白群,肌原纖維蛋白的溶解可以改善蛋白質的水合作用和持水性,減少蒸煮損失,使產品更加鮮嫩多汁,還能改善蛋白的結合特性,提高品質。NaCl對于肌肉的持水性的作用是多方面綜合的影響,一方面可能是因為Cl-可以滲入肌絲,使蛋白發生膨脹,另一方面可能是Na+以離子云的形式環繞在細絲周圍。有學者認為相比于Na+,Cl-更易結合到蛋白表面。因而當肉的pH值高于蛋白質的等電點時,可能導致負電荷增加,靜電斥力增加,從而改善蛋白的水合效果,提高保水能力,增加嫩度。

    2  肉制品加工中的低鈉策略


      2.1  降低鈉鹽添加量

      隱性減鹽法通過在較長時間內逐漸少量減少食品中的鈉鹽含量,而不被消費者察覺風味變化,是一種最簡單的減鹽方法。在一般條件下,逐漸降低鈉鹽含量,當消費者能夠適應新的咸味水平,可以進一步降低鈉鹽水平。在英國,經過3年的努力,大多數加工食品含鹽量已經成功地降低了20%~30%,并且通過分析尿液中的排泄量發現成人的每日鹽攝入量也降低了。但是,采用此方法來降低肉制品的鈉鹽含量需要耗費大量時間,甚至長達數年,還需要整個行業的參與,耗費大量精力。且在不改變感官接受水平的條件下只能使鈉含量降低一定水平,一般為20%~30%,當鈉鹽減少量過高時,會對肉制品的保質期造成不良影響。INGUGLIA等提出了一項通過模擬食物病原體的增殖趨勢來評估減鹽對不同食物影響的研究。結果顯示,當鹽含量降低時,被研究的所有食物中食源性病原體的生長速度加快,尤其是肉毒梭菌(對鹽敏感),在8℃的條件下,含鹽量5.5%時無法生長,但降至2.85%時可繼續生長。

     2.2  調整鈉鹽的形態和結構

      食鹽的顆粒大小和形狀對咸味感知具有很重要的作用。不同顆粒大小的食鹽具有不同的溶解速度,在關于油炸薯片的研究中發現,在相同的口腔咀嚼條件下,顆粒尺寸最小鹽晶體在口腔中的溶解速度最快,唾液中鈉含量最高,感知咸味最高。此外,在相同的加工條件下,相比于顆粒狀,片狀的鈉鹽有利于降低鈉鹽水平,改善肉類產品的脂肪與水的結合特性。但這類產品更適用于干腌肉品,或許未來可以研發成餐桌鹽應用于家庭烹飪過程,例如燒烤。目前不少食品企業正在積極研究新型食鹽,通過改變食鹽的物理形態來提高鹽的利用率,降低肉制品中的含鹽量。嘉吉公司聲稱其研發的Alberger牌鹽(AlbergerFine Flake Salt)能賦予食品更優的風味,推薦在肉制品中使用。目前已經研究證實使用該品牌的鹽可以制備品質相近但鈉含量更低的肉品。

     2.3  鈉鹽替代物及其作用機理

      使用鈉鹽替代物來降低肉制品的鈉鹽含量是一種常用的方法。在食品工業中存在許多種鈉替代鹽,包括一些氯化鹽(KCl、MgCl2、CaCl2等)、乳酸鹽和磷酸鹽等,由于單種鹽的替代效果可能有一定感官或質構缺陷,因此常常使用復合鹽來替代鈉鹽,達到鈉鹽的效果。

      2.3.1  氯化鉀(KCl)

      KCl或改性KCl是最常見的鈉鹽替代鹽,在肉制品加工行業中的應用已較成熟。KCl與NaCl的分子組成相似,性質相近。通過感官的時間優勢(TDS)分析,KCl溶液能夠產生與NaCl相似的風味,但其咸味較弱,需要額外添加33%的KCl來達到等同的咸味。然而,當替代量超過50%時,會在肉制品中產生一種令人難以接受的味道即苦味和金屬味,降低感官接受度。為了避免其產生的不良味道,一般在肉制品中的使用替代量為25%~40%。KCl對鈉鹽的替代分為等量(質量)替代和等摩(摩爾)替代2種計量方式。相比于等量替代,用KCl等摩替代NaCl(替代量37.05%)制成的豬肉腸感官品質更佳,更能滿足消費者喜好,且改性KCl(NuTek salt15000,含85%KCl)比KCl的替代效果更好,成品與一般豬肉腸品質基本相同。但無論采用哪種替代鹽,其剪切力沒有明顯差異。此外,作為鈉鹽替代物,KCl不會影響肉制品的宏量營養素構成(蛋白質、脂肪和水分含量),并具有等同于NaCl的良好抑菌能力(針對阪崎腸桿菌、小腸結腸炎耶爾森菌、弗氏耶爾森菌和金黃色葡萄球菌等),可保障低鹽食品的營養性和安全性。但當用KCl取代NaCl時,由于K+的電場弱于Na+,不易結合到蛋白表面,因而在蛋白表面形成較薄的水合層,這可能導致產品的持水性下降。

      2.3.2  鎂鹽和鈣鹽

      在食品中,鎂鹽和鈣鹽也常作為鈉鹽替代鹽來使用。從健康角度出發,鈉攝入量過高會引起高血壓,而在一定的劑量內攝入鉀、鈣、鎂元素有助于血壓降低。在肉品行業中,關于鈣、鎂鹽對鈉鹽的替代效果進行了大量研究。肌原纖維蛋白對于肉制品品質特性具有非常重要的影響。在乳化型肉制品中,肌原纖維蛋白的溶解度能在一定程度上反映其乳化性。研究發現,氯化鎂(MgCl2)可以提高肌原纖維蛋白的溶解度,但相比于KCl,仍無法顯著改善低鈉鹽條件下(33.3%Na等摩替代)肌原纖維蛋白的乳化效果(P>0.05)。這可能是由于二價鹽會影響蛋白質的交聯,降低蛋白質乳化脂肪的能力,但能提高肌原纖維蛋白乳液凝膠的黏彈性并降低汁液流,因此鎂鹽可以少量的替代鈉鹽。氯化鈣(CaCl2)由于其高電荷密度或特定的離子效應,無法從肉中大量提取肌原纖維蛋白,而影響肉制品的質量。例如,在乳化型肉類產品中,當使用CaCl2作為部分鈉鹽替代物時,通過顯微鏡觀察到大量的多孔狀結構,在產品的功能性質上出現了負面影響,硬度降低。但是,Ca2+和肉制品的嫩度密切相關,在肉的宰后老化過程中,Ca2+一方面可以結合Z線中的磷脂分子,使其釋放,破壞Z線結構,肌原纖維分解成小片段,促進嫩化,另一方面,高濃度的Ca2+可以激活鈣蛋白酶(calpain),特別是μ-鈣蛋白酶(μ-calpain),活化后的鈣蛋白酶降解肌鈣蛋白T等重要的肌原纖維蛋白,從而改變肌動蛋白和肌球蛋白的相互作用,進而影響嫩度。通過以剪切力作為反映嫩度的指標,發現在CaCl2替代比為20%時,剪切力值最低,嫩度最高。

      2.3.3  乳酸鹽

      在食品工業中,還可通過使用乳酸鹽(一般為乳酸鈉及乳酸鉀)來降低鈉鹽含量。乳酸鉀和NaCl之間具有協同作用,能增加咸味,保持產品的顏色穩定性,此外,還能促進Z線溶解,改善保水性,提高產量。乳酸鉀的效果極佳,能抑制大部分的腐敗菌和致病菌。即食肉制品常受到單核細胞增生李斯特菌的污染,乳酸鉀和0.2 %二乙酸鈉的配伍可有效抑制其在4℃下的增殖速度,保證產品安全性。目前,有研究表明在干腌豬里脊中使用乳酸鉀等摩替代40%NaCl,不會對產品風味造成顯著影響(P>0.05)。同樣地,乳酸鉀也不會對干腌火腿的感官特性、色澤和質地造成顯著差異(P>0.05)。在中式干腌咸肉中,以55%NaCl、30%KCl和15%乳酸鉀作為復合腌制劑不僅使鈉含量降低了45%,且顯著降低硬度,并改善質構(P<0.05)。

      2.3.4  磷酸鹽

      磷酸鹽在降低肉制品NaCl含量上也具有重要作用,同時,它也是肉制品加工中被廣泛應用的保水劑和嫩化劑。磷酸鈉中的鈉含量相對較低,在不影響品質的情況下,可用磷酸鈉替代NaCl來制備低鈉火腿(成品含1.0%~1.4%NaCl),通過用磷酸鉀替代還能進一步降低鈉含量。在低鈉肉餡餅中(400mg Na/100g肉),添加磷酸鹽可以降低烹飪損失,提高產率。磷酸鹽與鈉鹽之間具有協調作用,能改善低鈉肉制品的品質。在濕腌過程中,當NaCl濃度較低時(0.5mol/L),在磷酸鹽作用下,肌原纖維結構發生改變,持水性增強,肉的多汁性和嫩度得到改善,在低鈉肉制品中添加磷酸鹽有助于改善持水性和嫩度。其原因可能是,磷酸鹽通過與肌原纖維蛋白的結合導致肌絲之間的電荷排斥增加,從而使肌動球蛋白復合物發生解離,促進肌球蛋白的提取和肌球蛋白絲末端開始的A帶結構破壞。而后,肌絲晶格發生橫向膨脹,結合了更多的水,并以物理截流的方式保留了水分,因而改善了持水能力。由于過量磷酸鹽會對人體健康產生不利影響,因而在肉制品中的添加量必須控制在國家規定范圍內。

      2.4  風味增強劑和風味掩蔽劑

      風味增強劑是一類本身無味但能掩飾或增強食物風味的物質,常見的風味增強劑有酵母提取物、水解植物蛋白、氨基酸及其鹽類和核苷酸鹽等。DOSSANTOS等在研究KCl替代50%和75%NaCl的發酵香腸時發現,添加谷氨酸鈉、肌苷酸二鈉、鳥苷酸二鈉、賴氨酸和?;撬岬葟团湮锟梢匝谏wKCl產生的不良風味。在熏制火雞香腸中使用一種商品化低鈉替代OF45(ocean’s flavour,含鈉量降低45%)會降低咸味和苦味,并根據配方中鈉鹽含量的差異,通過添加了適當比例風味增強劑可達到顯著增強咸味的效果。

      揮發性風味物質會影響人們對咸味的感知,通過特定的氣味-風味相互作用可以增強咸味,彌補鈉鹽降低的味覺損失。如,PIONNIER等發現奶酪的氣味可以增強咸味感知,而部分風味如胡蘿卜味則會導致咸味感知下調,使人對咸味感知的敏感度下降。

      2.5  調整肉制品組成

      鈉鹽和脂肪能協同提高肉制品的感官特性。通過用相同質量的脂肪來代替瘦肉,在降低蛋白質含量的同時增加了脂肪含量,使得香腸的咸味增加,在其他的研究中也發現,增加脂肪含量會增強咸味感知度。在肉餡餅中,當瘦肉含量較高時,為了達到相同的咸味,需要添加更多的鈉鹽。因此,蛋白質和脂肪的含量變化會對咸味感知造成影響。

      2.6  改進腌制技術

      在傳統腌制技術中,一般通過高濃度食鹽處理而使產品在高滲透壓作用下失水來達到延長貯藏期的目的,這嚴重影響了產品的口感且損害了消費者健康。通過改進腌制技術,可以達到減鹽、美味和健康的目的。通過控制加工過程中的溫度和濕度,可以使干腌火腿的含鹽量降低50%,還能改善風味,延長貨架期。真空滾揉技術也是一項相對成熟的腌制技術,相比于傳統的靜態腌制,在真空條件下的動態腌制過程利于鈉鹽在肉中擴散和均勻分布,促進鹽溶性蛋白的提取,改善肉的品質,還能加速腌制過程,降低鈉鹽使用量,適合工業加工。

     2.7  新型減鹽加工工藝

      2.7.1  高壓輔助加工技術

      高壓處理(HPP)是一種非熱保鮮技術,通過向物料施加300~600MPa壓力和中等溫度(<40℃),從而最大程度地保持物質的色澤、風味、質地、外形和營養價值。HPP被認為是可用于輔助減少肉制品中含鈉鹽量的一種有效手段。近年來的研究發現,低鹽肉制品進行HPP可以改善質構、持水性等質量特性,提高產量。在商業腌制肉制品中,高壓處理會影響肉的咸味感知,但會受到很多因素的影響,如肉的預處理方式(切碎或不切碎)、蛋白質的含量和性質、產品的配方和脂肪的含量等。對腌制火腿進行600MPa的高壓處理能有效降低腐敗菌水平,此外,還使咸味感知增強。這種咸味的變化并不是由鈉鹽含量增加造成的,而是一種感官的影響,使Na+產生的咸味更易被人體感知。但是在腌制之前對其進行600MPa的高壓處理并不會造成咸味變化。在凝膠類肉制品中,高壓能破壞肌原纖維結構,促進蛋白的溶解,使蛋白分子間發生交聯,經高壓處理的產品具有與熱誘導凝膠產品相同或相近的品質,因而可以用高壓處理來部分代替鈉鹽和磷酸鹽的效果。IWASAKI等也在研究中發現對低鹽香腸(1%NaCl)進行高壓處理(200MPa)會破壞肌原纖維的結構,導致Z線破壞,M線消失及粗絲和細絲之間的解聚,從而改善其流變特性,提高肉類凝膠的穩定性,使低鹽肉制品仍能保持高持水性和質地。但當食物中的鈉鹽含量較低時,進行高壓處理無法殺死芽孢,且無法完全滅活部分致病菌,也無法完全抑制與食品腐敗相關酶的活性,因此需要和其他滅菌技術配合使用來確保產品的安全性。

      2.7.2  超聲波輔助加工技術

      超聲波在食品加工中的應用非常廣泛,可用于食品的分析和改性。根據聲波范圍可分為高頻低強度超聲波(>1 MHz,<1 W/cm2)和低頻高強度超聲波(20~100kHz,10~1000W/cm2)等2種類型,均適用于食品加工。前者是非破壞性的,用于分析化合物;而后者可用于改變細胞結構和許多其他過程,如乳化、抑制或激活酶。在肉類加工中,超聲波是一種能殺滅大部分致病菌和延長食品貨架期的有效手段。超聲波會產生空化效應,增大溶劑對細胞膜的滲透力,強化細胞內外的傳質作用,在肉的腌制過程中使用超聲波技術可以加速鈉的擴散,減少腌制時間。在低濃度的鹽水溶液中,通過超聲波處理可以增強肉制品的感知咸味。此外通過研究還發現對含鹽量降低50%的重組熟制火腿進行超聲波處理還可改善其味道和質地的感官接受度。因而,超聲波技術有利于肉制品的鈉鹽含量降低。經超聲波處理的低鹽肉制品,脂肪、蛋白質和水分含量不會改變,但肉的嫩度會受到影響。研究表明22~40kHz的低頻短時(低于4min)超聲處理能增加肉的嫩度,但長時(8~16min)超聲處理則會降低嫩度,但也有實驗表明超聲處理對羊肉的嫩度無影響(P>0.05),這或許與肉的種類和處理條件有關。此外,超聲波處理還會對肉制品的結構和質地產生較大影響。在超聲(20kHz,2~4W/cm2)輔助腌制改善豬肉中NaCl擴散的應用研究中發現,超聲處理可改變肉的微觀結構,使肌絲厚度增加,肌原纖維膨脹,且肌原纖維之間的間隙增加,能吸收更多水分,改善嫩度、持水能力和質構特性。此外,在研究中還發現在替代鹽溶液中進行浸漬處理的豬肉經超聲處理后,烹飪損失降低。

      2.7.3  脈沖電場技術

      脈沖電場技術(pulsed electric fields,PEF)是一種新型非熱技術,可用于食品的貨架期延長和品質提升,由于其具有改變膜結構和促進傳質過程的作用,因此引起了肉類行業的關注。目前,尚未有該技術應用于肉制品減鹽加工的報道,但部分研究發現通過脈沖電場技術可以改善肉類老化期間僵直前后的嫩度,這可能是由于PEF對膜特性的改變造成鈣離子的早期釋放和鈣蛋白酶的早期活化導致,因而促進了肉的嫩化。在最近的研究中還報道在老化期間經PEF處理的肌肉蛋白水解程度增加。據報道,在高加工強度下PEF還可以加速腌制過程,減少肉類中病原體和腐敗微生物的數量。這些研究表明PEF技術可以在一定程度代替鈉鹽的作用,在之后的研究中可以將該技術與低鈉鹽研究結合來探究PEF 技術在該領域的應用前景。

      

    3  結論


      本文總結了生產減鹽產品的一些可行策略和新型技術。盡管低鈉替代鹽的研究已經取得了一定進展,但是由于鈉鹽具有風味、質地、安全等多方面的作用,現有的策略還無法完全實現鈉鹽的功能。此外,鈉鹽在食品工業中是一種相對低廉的添加劑,低鈉替代鹽及相關技術的使用還需考慮實用、安全且經濟可行等因素。在后續研究中,還需要進一步研究新型替代鹽及相關新興技術,采用多維度手段評估這些策略對肉類品質特性的影響,確定微生物滅活背后的機制,以及對保質期的影響。

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