低鈉替代鹽在火腿中的研究進展

丁習林,谷大海,王桂瑛,王雪峰,徐志強,范江平,普岳紅,*,劉 萍,廖國周

(1.云南農業大學食品科學技術學院,云南昆明 650201; 2.云南農業大學,云南省畜產品加工工程技術研究中心,云南昆明 650201; 3.云南泰華食品有限公司,云南昆明 650217)

干腌火腿是具有典型風味特征的流行腌制肉制品之一,受到消費者的高度贊賞。我國干腌火腿歷史悠久,由于其典型的物理化學性質,如低水分、低pH以及高鹽含量,而具有很高的儲存穩定性。我國傳統干腌火腿一般通過大量使用食鹽使其滲透失水來延長保質期。氯化鈉(NaCl)是肉制品生產的必需固化劑,能保持食品質量、提高食品風味,并提供人體正常生理活動所必需的營養物質[1]。數百年來,食鹽被用于肉制品的保存,并且在肉制品加工中使用最為廣泛,不僅因為其成本較低,也因為其對所需的風味、質地和貨架期的貢獻。食鹽在火腿中還具有抑制微生物增殖、促進某些蛋白的降解、形成特征咸味的作用。但是食鹽的大量使用嚴重影響產品的口感,且可能導致高血壓和一系列疾病[2-3]。盡管制冷系統的發展使得作為防腐劑的食鹽減少了,但干腌肉制品中食鹽含量仍較高，導致食鹽攝入超過了世界推薦值。有研究者指出,不論年齡、民族,日均攝鹽量低于1.5 g時,才能降低一系列心血管病的病發率[4]。在我國傳統火腿鹽含量一般在7%～12%之間[5],歐洲火腿含鹽量為4.5%～8.0%[6]。由于鈉含量高于5%,干腌火腿不適合高血壓消費者食用[7]。

為滿足健康的要求,降低心血管疾病的風險,消費者對低鹽肉制品的需求也在增加[8]。低鈉鹽主要是以氯化鈉為基礎,再加入適量的鎂鹽、鉀鹽等食用鹽[9]。用低鈉鹽部分替代氯化鈉是降低肉制品中鈉含量的最佳選擇[10]。國內外研究者已經采用不同的方法來降低干腌火腿中的鈉含量,包括減少鹽析時間、加入較少的NaCl、以及使用KCl等其他鹽全部或部分替代鈉鹽[1]。文章綜述了低鈉替代鹽在火腿加工中的應用現狀,低鈉替代鹽處理后對火腿品質和感官的影響,探索最適替代鹽的類型和比例,旨在為低鈉火腿的研究與開發提供參考。

1 低鈉鹽在火腿加工中的應用現狀

在火腿加工生產的過程中,NaCl能使肉制品滲透脫水,起到抑制肉制品中微生物增殖的作用[11]。還能使火腿中的蛋白質發生變性與重組,從而形成穩定的凝膠結構,在一定的范圍內,改善火腿制品的嫩度與多汁性[12]。此外,還能促進某些蛋白的降解、形成特征咸味,也會影響蛋白與脂肪的分解氧化,從而影響產品的風味與香氣等。NaCl對火腿制品的色澤、質地以及特殊風味的形成具有非常重要的作用。

肉制品是膳食鈉攝入量中相對重要的部分,在科學信息和健康建議的基礎上,肉類工業正在試圖開發低鹽產品[13]。降低火腿中食鹽含量,最直接的方法就是減少食鹽的添加量,但此方法不能降低人們的味覺閾值,使人們接受低水平的食鹽濃度,雖然這可能有助于減少鈉的攝入量,但這種方法存在一些局限性,即使能夠適應較低的咸味,但在火腿行業內應用時,也只有減少少量的鹽才不會影響火腿的風味。由于人們長期形成的一定咸度的飲食習慣在短期內改變是非常困難的,因此通過減少咸度來降低食鹽攝入量是不可行的。此外,鹽含量的降低減少了功能性肌纖維蛋白的溶解,導致水合性和保水性降低,最終導致水分過度流失和質地松軟[8,14]。并且,較低的鹽含量會降低脂質的氧化,導致高的pH、水分活度和微生物數量,使火腿品質較差[15]。因此,在保持咸度的基礎上,解決對諸如保水能力、脂肪結合、質地、感官、穩定性和貨架期等的影響,開發一種能完全替代NaCl的低鈉鹽,且應用于干腌火腿中仍是其行業的重要研究內容。

雖然NaCl能使火腿的品質得到提高,但是降低火腿中鈉的含量已經成為一種趨勢。減少鈉鹽添加量會縮短火腿的貯藏期,隨著咸味的減少會影響產品質地和風味強度。在傳統的減鹽產品中,NaCl溶解和提取肌原纖維蛋白時,由于較低的離子強度,肌球蛋白熱固型基質的功能可能受到限制。改善減鹽食品的適口性的一個好方法是使用鹽替代成分。替代成分的使用及其對產品味道的影響不僅取決于所用替代品的類型,還取決于肉制品類型及其制劑[16]。目前,已生產出許多不同種類的鹽,在減少肉制品中鈉含量的同時,也可以增加產品的咸度,其作用是復制NaCl的多種功能而不影響產品的咸味。在一般情況下,部分替代鈉鹽不會對肉制品的氧化穩定性結果產生差異。對降低火腿中的鈉鹽含量,除了直接減少火腿中食鹽含量之外,使用鈉鹽替代物是目前火腿加工中常用的方法,目前降低加工食品和肉制品中鈉含量的方法包括以下方法:一是使用其他氯鹽(如KCl、CaCl2和MgCl2)部分或完全替代氯化鈉,由于分子組成的相似性,氯化鹽提供了最直接的替代,但由于負面的感覺屬性,其使用可能受到限制;二是使用非氯代鹽(如乳酸鹽、磷酸鹽等)部分取代氯化鈉;三是使用風味增強劑,它能除去氯化鉀的金屬味、苦味,并保持與鈉鹽相似的味道。雖然,所用的方法各異,但都是在不影響產品感官品質的前提下減少鈉的含量。

2 不同種類低鈉替代鹽對火腿品質的影響

2.1 氯化物類替代鹽

氯化物類替代鹽(KCl、CaCl2和MgCl2)是目前研究中采用最多食鹽替代物,部分替代NaCl是減少肉制品中鈉含量的最佳選擇[17]。在火腿加工過程中通過完全或者部分替代NaCl的方法,只要保證低鹽肉制品的感官、質構等品質特性在可接受的范圍內都是可行的[18]。

2.1.1 鉀鹽替代物 鉀鹽替代物是最早應用于肉制品加工中的替代鹽[19]。在肉制品中鉀鹽具有與氯化鈉相似的功能,較為安全且被廣泛使用。因此,使用鉀鹽的替代物全部或部分替代NaCl成了減少鈉鹽的主流方法。根據研究報導[20-21],KCl具有延遲水分活度降低的作用,在腌制后期,低鈉鹽組水分活度會高于食鹽組。馬志方等[22]采用與食鹽相比鈉含量降低了40%～50%的新型低鈉鹽制備傳統金華火腿,結果發現:食鹽組水分活度顯著低于替代組(p<0.05),成熟后期食鹽組的pH顯著低于低鈉鹽組(p<0.05),且低鈉鹽組保持了傳統金華火腿的多汁性、滋味和香氣,在色澤、質地和異味評分中略高于食鹽組。Armenteros等[23]用KCl分別以35%、50%、75%的比例替代鈉鹽,在35%和50%的KCl替代的火腿與100% NaCl腌制的火腿其風味、色澤、整體質構等無明顯區別,但用75% KCl的火腿感官品質明顯降低。同樣Lorenzo等[24]以50%的比例用KCl替代NaCl來腌制火腿時,與用100% NaCl腌制的對照組火腿相比,其咸度降低、硬度增加;當NaCl替代比例超過70%時,對產品的色澤沒有顯著影響(p>0.05)。黎良浩等[25]采用40% KCl替代NaCl,研究其對干腌火腿蛋白質降解過程的影響,結果發現用KCl替代40%鈉鹽對火腿中蛋白質的降解無顯著影響(p>0.05),火腿中組織蛋白酶B和L潛在酶活力變化影響不顯著(p>0.05),風干成熟火腿理化指標、蛋白水解指數、肽氮和氨態氮含量等無顯著差異(p>0.05)。一般用25%～40%的KCl來替代食鹽,當替代量超過50%則有金屬味和苦澀味產生,這種替代量也會降低消費者的感覺屬性和整體接受度[26]。Gelabert等[27]報道,用40%的KCl替代NaCl是可以接受苦味的最大替代量。

2.1.2 鈣鹽、鎂鹽及其混合替代鹽 Ripollés等[28]指出除了鉀鹽,與NaCl具有相似理化性質的鈣鹽、鎂鹽等非鈉化合物在功能上可以替代NaCl,但是這些物質的使用可能會因為成本、風味和安全性而受到限制。目前已有研究者對不同比例和種類的鈉鹽替代(100% NaCl組、50% NaCl+50% KCl組和55% NaCl+25% KCl+15% CaCl2+5% MgCl2組)對干腌火腿風味物質的影響進行了研究,研究發現,在后熟階段,50% KCl替代組和對照組的風味物質種類和含量均存在差異,其風味物質含量顯著高于第三組(p<0.05)[29]。由此可見,不同鈉鹽替代物及比例會影響對火腿的風味物質。Toldr等[30]在西班牙干腌火腿中,用KCl、MgCl2、CaCl2按一定比例混合而成的復合物部分替代NaCl,結果表明,在腌后平衡階段,50% KCl替代組的蛋白酶B和B+L的活性下降更迅速,在初始鹽平衡階段,替代組對內源酶活性有明顯的抑制作用,而替代組和食鹽組對蛋白質的水解無顯著影響(p>0.05)。以上研究表明,在適宜的替代比例下,NaCl的替代物對火腿中蛋白質的降解影響不大,原因可能是火腿在干腌過程中發生的一些生化過程,如肌酸到肌酸酐的轉化或肌肉蛋白酶的活性,不受鈣鹽、鎂鹽、鉀鹽部分替代NaCl的影響[31-32]。也有研究發現[33],當NaCl濃度在一定的范圍內時,具有促進脂質氧化的作用,如果NaCl濃度繼續增加,超過這一濃度范圍反而會抑制脂質的氧化。脂質分解和氧化對火腿的風味有重要的作用,部分替代NaCl會影響脂質氧化。火腿中部分替代NaCl對脂質水解酶有一定的影響,從而影響游離脂肪酸(FFA)的生成,最終改變了火腿整體的風味。Ripollés等[34]研究了鹽替代對脂肪水解的影響,結果表明,替代組用25% KCl+15% CaCl2+5% MgCl2復合物腌制火腿,比食鹽組的脂肪水解程度高,因為二價離子對酸性脂肪酶的抑制作用較一價離子低,會促進游離脂肪酸中單不飽和脂肪酸的形成,這說明在干腌火腿的加工中鈉鹽的替代對脂肪的水解速率有重要影響,從而影響火腿最終風味物質的形成。有研究[35]指出,鎂鹽、鈣鹽等替代鹽的滲透速率較低,對腌制過程產生不利的影響,同時也會影響火腿風味的形成。因此,用鉀鹽、鈣鹽和鎂鹽腌制的火腿需要更長的時間進行腌制,以達到與100%NaCl鹽火腿相同的水活性條件[36-38]。

2.2 非氯化物替代鹽

2.2.1 乳酸鹽替代鹽 除了氯化物類替代鹽,乳酸及其鹽類作為鈉鹽的替代物在食品工業中已廣泛應用。乳酸鹽在肉制品中可以作為一種防腐劑,能夠抑制微生物的增長和延長肉制品保質期,同時作為鈉鹽的替代物還能夠減少肉制品鈉含量。常用于火腿中替代NaCl的乳酸鹽替代鹽主要是有機酸鹽乳酸鉀(C3H5KO3)、乳酸鈣(C6H10CaO6·5H2O)等。C3H5KO3具有抑制腐敗、致病菌,維持色澤穩定的作用外,還具有增加咸味、溶解性等的作用[39]。Fulladosa等[40]使用C3H5KO3腌制火腿用于減少產品中的鈉含量,研究發現,C3H5KO3的加入并沒有改變火腿風味、質地和微生物水平,對火腿品質影響較小。CostaCorredor等[41]在重組干腌火腿中,用36%的C3H5KO3替代NaCl,結果發現,36%的C3H5KO3替代不影響火腿的物理化學性質,微生物數量也無顯著差異(p>0.05)。陳有亮等[42]用2.8%食鹽、2%蔗糖和5%的乳酸鹽腌制肉制品,研究發現食鹽含量降到了3.9%,而且風味和色澤未受到影響。乳酸鈉(C3H5O3Na)廣泛用于加工肉制品中的李斯特氏菌控制和延長保質期,并且是固化鹽后含鈉量的第二大貢獻者,此外,它還具有一定的保水能力,對改進的肉制品質地和提高品質有積極作用,因此,C3H5O3Na是低鈉鹽的合適替代品[43]。Gou等[44]研究了用C3H5KO3(0～100%)和甘氨酸(Gly)(0～100%)替代NaCl對發酵香腸和干腌里脊肉的質地、風味和顏色特征的影響。當甘氨酸(Gly)被用于干腌里脊肉時,用超過30%的K-乳酸鹽替代時,檢測到有嚴重的風味缺陷。C3H5KO3使用過多會有明顯的酸味,并且會使肉制品硬度減小。因此,乳酸鹽的替代量應控制在30%以內才不會對肉制品的品質產生影響。目前,用乳酸鹽作為食鹽替代在干腌火腿中的應用較為廣泛,它對肉制品的質量和色澤影響較小,具有很大應用價值。

2.2.2 磷酸鹽替代鹽 利用磷酸鹽替代鹽替代NaCl,如磷酸鹽等物質在肉制品中也有應用。研究發現,在肉制品中使用磷酸鹽可以降低NaCl含量,在一些磷酸鹽中也含有鈉,但其鈉含量較食鹽低很多[45]。磷酸鹽的功能主要由所添加的鹽的種類及組分間的相互協同作用來決定。磷酸鹽能與肉制品中的金屬離子形成穩定的螯合物,除了增加了肉制品的保水性,還能使肉制品多汁且具有嫩度[46]。有研究表明[47],在火腿中加入磷酸鹽能使食鹽的使用量降低為1.0%～1.4%,當使用磷酸鉀鹽替代磷酸鈉鹽時火腿中的鈉含量則會明顯減少。磷酸鹽能夠調節肉制品pH,也會影響其色澤,當磷酸鹽的添加量達到0.4%～0.5%時,會產生金屬澀味等不愉快氣味,當繼續加大用量則使得肉制品風味惡化,組織結構粗糙,也會因其沉淀作用,在表面或切面處出現透明或者半透明的晶體[48]。由于食用過量的磷酸鹽也可能影響機體鈣、鐵、鎂的平衡,導致患骨相關疾病的風險增加[49]。磷酸鹽替代物在火腿中的應用較少,且要控制磷酸鹽的添加量,必須嚴格按照國標GB 2760的要求添加和使用磷酸鹽,來滿足人們的健康要求。

2.3 風味增強劑類

鹽增強劑是用于改善鹽味的另一類成分。最常使用的成分是:酵母提取物、水解植物蛋白(HVP)、谷氨酸單鈉(MSG)和5′核苷酸等成分。在鹽增強劑的范疇內,氨基酸如精氨酸等可用于增強低鈉產品中的感覺到的咸味,同樣,添加檸檬酸、乳酸可以提高對氯化鈉的感知咸味[50-51]。使用風味增強劑(咸味肽和某些氨基酸等)能夠使肉制品的風味增強,彌補因替代引起的風味的改變。在風味增強劑中,酵母菌和HVP本身可以含有高達40%的鹽水平,但有些風味增強劑的成分可能與多動癥、疾病和偏頭痛等健康有關,因此使用量必須是有限的[52]。使用的鹽增強劑如谷氨酸鈉,其谷氨酸含量較高且賦予“鮮味”味道,可以改善產品的適口性和可接受性。還有一些其他的物質如功能蛋白、纖維、淀粉、凝膠等,可添加到肉制品中能增強其結合水能力,從而減少產品的含鹽量[17]。

在低鈉鹽火腿的研究中,使用食鹽替代物及風味增強劑的研究已有報道。在替代物替代濃度超過一定范圍時,會造成火腿風味的改變,當KCl的替代超過50%時,火腿就會有苦味和金屬味產生,這時如果加入谷氨酸單鈉(MSG),則可以掩蓋火腿中的不良風味。抗壞血酸鹽在肉制品中的氧化還原能力很強,與亞硝酸鹽的協同作用可以阻止肉毒桿菌的生長,此外抗壞血酸鹽能夠加快腌制反應,在穩定腌肉制品顏色的同時,還有利于與抗氧化劑的協同作用[17]。也有研究使用肌酐酸二鈉、牛磺酸、賴氨酸和谷氨酸鈉混合物與KCl協同作用,以此改善香腸的色澤和風味[53]。肉制品中加入精氨酸、賴氨酸和組氨酸,具有改善色澤和抑制脂肪氧化的作用,從而增強肉制品保水性和質構[54]。但有的風味增強劑成本較高,不易于廣泛推廣使用,目前有許多的風味增強劑和掩蓋劑應用于肉制品的加工中,但在干腌火腿中的應用較少,風味增強劑與替代鹽聯合用于干腌火腿具有廣闊的應用前景。

3 結論

減鹽已經成為全世界控制慢性疾病的共識,干腌火腿較高的鹽含量是制約火腿行業發展的關鍵問題。使用氯化物類替代鹽(氯化鉀、氯化鎂、氯化鈣)和乳酸鹽替代鹽(乳酸鉀、乳酸鈣、乳酸鈉)、磷酸鹽替代鹽(磷酸鉀)等部分或全部替代NaCl可以有效降低產品中的鈉含量,但對火腿品質有一定影響,且要注意替代鹽的用量限制。40%的KCl替代NaCl是可以接受苦味的最大替代量,乳酸鹽的替代量應控制在30%以內,才不會對肉制品的品質產生影響。用低鈉鹽部分替代NaCl是降低火腿制品中鈉含量的最佳選擇,但低鈉替代鹽的使用具有一定的局限性,也會產生苦味、澀味以及組織疏松等品質問題。風味增強劑(酵母提取物、水解植物蛋白、谷氨酸單鈉和5′核苷酸)在一定程度上可以改善火腿的風味,與替代鹽聯合使用于干腌火腿具有廣闊的應用前景。低鈉替代鹽在火腿的應用方面仍有缺陷,其研究還有待進一步深入和完善。