食品减盐研究进展

郭嘉昒1,2,冯明会2*,马慧3*,李想2,童光森2,钟伦超4,欧阳灿2,孟甜2,黄开正2,张松2,江祖彬2,张海豹2,李兴华2,刘博5

1(四川科技职工大学 公共安全研究中心,四川 成都,610101)2(四川旅游学院 烹饪学院,四川 成都,610100) 3(成都工业学院 材料与环境工程学院,四川 成都,611730)4(清华大学 深圳国际研究生院,广东 深圳,518000) 5(四川省商务学校,四川 成都,610097)

摘 要 食盐(氯化钠)不仅包含人体必需的微量营养素(钠),而且还是烹饪和食品工业中使用最广泛的调味品之一。目前,中国成年人每天的钠摄入量远高于世界卫生组织(World Health Organization,WHO)推荐摄入量的上限。全民减少食盐的摄入将有助于改善公共健康,因此,WHO和世界盐与健康行动(World Action on Salt and Health,WASH)等国际权威机构建议大幅减少食盐的摄入。然而,降低食品中含盐量并非易事,因为食盐不仅会影响最终产品的风味和质地,而且在食品的加工和保藏过程中也起着重要的作用。该文综述了全球的减盐行动,以及减少食品中钠含量的不同方法,包括直接逐步减盐、使用替代盐和增味剂、以及食盐在食品中非均匀分布等。介绍了用于食品减盐的新兴技术,例如超声、高压处理、电渗析和旋转蒸发技术等。最后,总结并讨论了各种减盐方法的优势和存在的问题。

关键词 减钠;替代盐;低盐饮食;咸味感知;安全健康

食盐被称为“百味之首”,是人们日常生活中最普通最常用的调味品,从营养学的角度而言,钠是人体必需的营养素,在调节细胞外液量和分子跨细胞膜的主动转运方面具有重要作用,还能增强神经及肌肉的兴奋性,参与神经信号传递、心肌活动等重要生理活动,是维持人体正常生理功能的重要物质。食盐不仅在烹饪中具有赋予食品咸度、增加鲜度、掩盖苦涩味、增进食欲等功效,而且是一种多功能成分,对肉制品、烘焙食品、奶制品等加工食品的风味,质地,感官,黏合力,保水性,流变特性和微生物稳定性等至关重要[1-3]。食盐能够通过降低食品中的水分活度(water activity,aw)抑制食源性病原体和腐败微生物的生长、繁殖,从而达到延长食品保质期的目的,而食盐作为一种安全的食品防腐剂的历史可以追溯至公元前3000年古中国的先民们向其食物中添加食盐以保存食物[4]。尽管食盐在食品加工、保存、烹饪及维持人体生理功能等方面具有重要作用,但长期摄入过量的食盐,会对人体的健康造成损害,导致人体血压升高并增加心血管疾病等多种疾病发生的风险,近年来,随着社会的快速发展,人民对健康食品的需求日益增加,减盐已成为包括世界卫生组织(World Health Organization,WHO)在内的国际组织、各国政府关心的重点问题,亦是食品行业的热门研究课题[5-8]

本文综述了世界各国的食盐摄入现状、高盐饮食造成的健康危害、全球的减盐运动,以及近年来国内外食品加工领域(包括肉制品、烘焙食品以及乳制品等)减盐的研究进展,并对超声波、电渗析、高压处理技术在食品减盐中的应用研究进行了介绍,最后对目前的减盐行动及技术应用进行了小结和展望。

1 全球范围的减盐行动

1.1 全球食盐摄入情况

根据WHO的区域基线评估[8],全球不同国家的食盐摄入情况见表1。各国的食盐摄入普遍高于世界卫生组织提出的最高食盐摄入量5 g/d,许多亚洲国家(如日本、韩国、印尼、越南等)和南美洲国家(如巴西、阿根廷等)的人均食盐摄入量更是超过了10 g/d,高于世界卫生组织建议标准的2倍以上,我国作为传统的高盐饮食国家,2015年我国人均食盐摄入量约为10.5 g/d,美国、加拿大、英国、法国等发达国家的人均食盐摄入量均显著低于我国[8-11]。值得一提的是,芬兰是最早实行系统性减盐的国家,其减盐行动最早可追溯至1980年,通过长期的减盐行动,有效降低了钠盐的摄入量[8]。英国于20世纪90年代开始研究食盐摄入量与公共健康的关系,学界最早于1991年提出每日食盐摄入量的推荐标准,并促进了世界卫生组织、英国政府在2002年发布盐与健康相关报告、开展减盐行动计划[11]。从表1数据可以发现,较早实施减盐行动计划的英国在发达国家中的人均食盐摄入量亦为最低,约8.1 g/d,芬兰和英国的实践经验表明,减盐行动能够有效降低居民食盐的摄入量,显著减少高血压、中风和心脏病的发病率,提高居民健康水平[8,11]

表1 一些国家人均食盐摄入量[8-11]
Table 1 Average salt intake per person in some countries around the world

国家食盐摄入量/[g·(人·d)-1]国家食盐摄入量/[g·(人·d)-1]国家食盐摄入量/[g·(人·d)-1]中国10.5美国8.8瑞典10.0~12.0日本10.4加拿大8.5丹麦9.88(男)7.02(女)韩国11.6法国8.4芬兰9.0(男)6.5(女)印度尼西亚15.0英国8.1奥地利8.7(男)7.6(女)泰国10.8德国10.0(男) 8.4(女)西班牙9.7伊朗10.6意大利10.6(男) 8.2(女)瑞士9.1越南15.3爱尔兰11.1(男) 8.5(女)土耳其15.0蒙古11.0荷兰10.7(男) 7.8(女)以色列7.0阿根廷11.2比利时10.45澳大利亚8.9巴西11.8波兰10.9南非8.1

1.2 高盐摄入的危害

大量研究已经证明,长期摄入过多食盐可导致血压升高,而对于大多数健康人而言,长期高盐摄入导致血压升高是一个缓慢、渐进的过程,随着年龄的增长,高盐饮食造成高血压、进而引发其他心血管疾病更为显著和严重。长期摄入过量食盐还可能导致人体钙流失,进而引发或加重骨质疏松症、肾结石等疾病;此外,高盐饮食还可能增加胃癌、哮喘、肥胖、肾病等多种疾病的发病率。最新研究表明,高钠饮食是危害健康的头号风险因素[12]。世界卫生组织明确指出,降低食盐的摄入量是降低血压和心血管疾病的最重要和最有效的方法,减盐可惠及几乎所有人群,是预防高血压等非传染性疾病(non-communicable diseases,NCDs)的最具成本效益和可行性的方法之一。

1.3 全球减盐行动

世界卫生组织建议成人每天的食盐摄入量不超过5 g,许多国家依据国情设定了食盐摄入量的目标,中国在评估居民饮食习惯、食盐摄入量可接受程度的基础上建议每人每天食盐摄入量不多于6 g。在2013年召开的第66届世界卫生大会上,世卫组织会员国通过了到2025年将全球平均盐/钠摄入量减少30%的全球目标[8]。减盐行动能有效降低高血压、心血管疾病等的发病率、并为医疗服务节省大量资金已成为全球共识。全球有75个国家和地区正在开展减盐行动,目前采取的实施策略主要包括:更新食品配方,消费者教育,营养成分标签,公共机构干预及对高盐食品额外征税等方面[8]。许多发达国家,例如英国、美国、日本、芬兰等国已经成功实施了减盐计划,居民食盐摄入量明显降低,其他发达国家,如法国、意大利、荷兰、比利时、瑞士、瑞典、丹麦、爱尔兰、葡萄牙、加拿大、新西兰等国也发起了减少食品中盐分的国家计划。中国政府于2017年发布了“国民营养计划(2017—2030年)”,积极推进及广泛开展以“三减三健”(减盐、减油、减糖,健康口腔、健康体重、健康骨骼)为重点的专项行动,控制居民食盐摄入量,同时减少隐性盐摄入。中英减盐行动(Action on Salt China,ASC)也制定了相应的减盐方案,计划到2030年,我国人均食盐摄入量降低20%。而在广袤的非洲大陆,仅南非和摩洛哥的减盐行动处于计划阶段,而其他非洲国家尚未提出减盐战略[8]。相信随着时间的推移,会有越来越多的国家参与到全球减盐行动中来。

2 减盐技术国内外研究进展

目前,全球绝大多数国家的居民食盐摄入量超过世界卫生组织的推荐标准,包括中国在内的东亚地区人均食盐摄入量位居全球前列[13],由于不同国家工业化发展水平、饮食习惯等差异,不同地区间居民食盐摄入的来源大相径庭,如表2所示[14-16]

表2 不同国家饮食钠的主要来源[14-16]
Table 2 Major dietary sources of sodium in different countries

国家膳食来源钠摄入比例/%国家膳食来源钠摄入比例/%美国盐(来自餐厅、快餐和家庭烹饪)29.0面包,谷物类19.5红肉,家禽,鸡蛋12.0乳制品8.2酱汁,调味料,沙拉酱7.2酱油4.5中国盐(在家庭烹饪中添加)75.8酱油6.4蔬菜类3.6碳酸氢钠和碳酸钠2.5面条2.2面包1.6英国面包,谷物类34.6红肉,家禽,鸡蛋20.4蔬菜和素食产品8.2乳制品7.8香料,调味料,盐(在家庭烹饪中添加)5.0汤5.0日本酱油20.0汤17.4鱼、鱼饼12.3调味品,盐(来自餐厅、快餐和家庭烹饪)13.9腌制果蔬9.8面包和面条4.6法国面包,谷物类29.5汤17.9熟猪肉13.6奶酪和乳制品12.6方便食品10.5快餐7.1印度豆类29.7基于水稻为主的菜肴27.03蔬菜16.7水果7.8牛奶和奶制品4.07谷物类3.55

以美国、英国、法国等西方发达工业化国家为例,加工食品或食物(如面包、肉制品、方便食品、奶酪、快餐、乳制品、糕点以及饮料等)是居民钠摄入的主要来源,可达到70%以上,约12%的钠摄入来源于肉、蛋、蔬菜、水果等食品中天然存在的钠,其余少量的盐摄入来自于家庭烹饪或餐桌上可自由使用的食盐[14]。而亚洲国家如中国、日本、印度等国家居民钠摄入中的绝大部分来源于家庭烹饪中添加的食盐和酱油等调味品,只有较少部分的钠摄入来自于加工食品[14-16]。西方发达国家现阶段减盐的主要目标是针对各种加工食品,降低工业化食品中的含食盐量就能显著减少居民的钠摄入,世界各国的科学家进行了大量的研究,取得了令人瞩目的研究成果,现综述如下。

2.1 直接逐步减少包装食品中的食盐含量

在相对较长的时间内,在不影响消费者口感和可接受度的情况下,逐渐减少包装食品中的食盐添加量,使消费者适应新的咸味水平,是一种简单便捷更有利于消费者健康的方法,英国采用逐步减盐措施使超市中许多常见的加工食品的钠含量在3年内降低了20%以上。BAPTISTA等[17]研究了减盐(25%和50%)对普拉托奶酪(Prato cheese)的蛋白水解,硬度和感官接受的影响,发现盐的减少不影响蛋白水解,也不会增加奶酪中已知的苦味肽的相对强度,降低25%的盐含量的普拉托奶酪与对照组奶酪具有相似的肽谱、硬度以及感官接受度。PASQUALONE等[18]用5,10,15,20 g/kg NaCl制备的面包进行消费者测试,评估了减盐对硬质小麦面包的比容、感官特征、香气特征和可接受性等的影响。结果表明,产品中盐含量的减少会对面包的香气和颜色产生负面影响,导致面包皮的颜色变浅,烤制的香气减弱,但对面包的比容和面包屑稠度有积极影响。减少盐分50%(从20 g/kg减少到10 g/kg)的面包更健康,感官品质的变化不影响其可接受性或消费者表达的购买意愿。减盐面包比容的增加和面包屑稠度的降低可能符合那些习惯于使用较软产品(如白面包)的人们的期望,因此增加了硬质小麦面包的潜在消费者数量。QUADROS等[19]研究了含盐量和鱼肉洗涤过程对校园餐用塞拉西班牙鲭鱼鱼汉堡(Serra Spanish mackerel fish burgers)的化学成分、烹饪特性、颜色、质地和微生物质量的影响。结果表明,鱼汉堡理化和物理特性的差异主要取决于鱼糜的类型,而不是含盐量。将鱼汉堡的盐含量从1.5%降低到0.75%(钠含量降低50%)不影响产品质量参数和食品安全,亦能为3~10岁儿童提供每种必需氨基酸推荐量的80%以上。

在肉类工业中,就微生物安全性而言,通常认为煮熟的肉类产品的盐浓度略微降低会使保质期明显缩短,但相关研究表明,减盐对不同产品保质期的影响差别较大[2,20]。BOWER等[2]对4种盐浓度(1.0%,1.5%,2.0%和2.5%)的牛肉和火鸡胸脯肉的微生物菌落结构和品质特征进行研究后发现,添加2.5%盐的切片烤牛肉和火鸡肉的保质期略长于较低盐浓度样品的保质期,盐浓度在1.0%~2.5%变化不会导致微生物群落组成发生明显变化,研究结果表明,与火鸡肉相比,减盐对牛肉样品的烹饪产量、硬度、内聚性和咀嚼性等具有更大的负面影响。STRINGER等[20]报道了制造商使用直接减盐技术生产不同含盐量的盐腌培根,当培根的盐含量从3.5%减少到2.3%时,产品的保质期从56 d大幅减少至28 d。

直接减盐具有避免在产品中包含额外的添加剂的优点,但是该方法也存在一定的局限性,例如,在满足消费者可接受度的前提下,使用该方法只能在一定程度上降低食品的含盐量,当食盐的减少量过高时,会对食品的风味、口感、可接受度等方面造成负面影响,同时也会对食品的保质期、食品的安全性等产生不良影响。

2.2 改变食盐颗粒大小、形貌及其在食品内的空间分布

已有的研究表明[21-25],人对咸味的感知与食盐粒径大小、形状及其在食品中的空间分布有着密切的关系,因此,改变食盐粒径、形貌及空间分布能够有效减少某些食品的含盐量。一般而言,食盐晶体的粒径越小,意味着更大的比表面积,在口腔中溶解的速度更快,传递的咸味感知越强。RAMA等[22]使用不同粒径(<106、106~425和425~710 μm)的食盐(图1)对油炸薯片进行调味,发现食盐晶体粒度的大小与钠的输送速率和咸味感知高度相关,最小粒径的食盐颗粒(图1-a)具有最高的钠传输速率、最强的咸味感知和最大的总咸味。

图1 不同粒径的食盐晶体的SEM图像[22]
Fig.1 Scanning electron microscopy images of salt crystals with different particle sizes

在不改变消费者咸味感知的情况下,改变食盐颗粒的大小可能是一种降低酥脆零食(如薯片、锅巴等)中钠含量的具有潜力的方法。但在食品企业采用这种方法之前,需要对产品进行更广泛消费者测评,因为使用较小的晶体会增加咸味的峰值强度,但咀嚼后咸味的损失亦会更快,食盐颗粒大小与消费者接受度方面的关系需要进行更深入的研究。

此外,改变食盐的物理形貌亦能在不影响咸味的情况下降低食品中的添加量,例如Cargill等公司将盐做成中空微球、薄片状及树枝状等,如图2所示,与立方颗粒盐相比,片状盐具有较大的表面积和较低的堆积密度,为其提供了更好的溶解性,可共混性和黏附性;中空微球盐由于其比表面积大,能够产生更强的咸味感知,通过这种方式,可在100%使用NaCl的情况下将盐含量降低25%以上[21]。然而,由于食盐在肉制品中通常是溶解状态,因而改变食盐颗粒的大小及形态在肉制品减盐中的应用有限,此外,由于制造成本及售价较高,限制了片状食盐、中空微球食盐等新型低钠食盐产品的商业应用。

a-典型的食盐形态;b-细鳞片状盐;c-中空微球盐;d-星片状树枝状盐;e-片状盐
图2 各种形貌的食盐晶体[21]
Fig.2 Salt crystals of various morphology

食盐颗粒在食品内的空间分布也会对消费者咸味的感知造成影响,中国传统烹饪技艺中油炸酥脆菜品的撒盐操作,也是使食盐颗粒在食品中非均匀分布的一种方式,能够有效减少食盐的用量,同时提高消费者对菜品的满意度,但目前尚未见到在此方面较为系统的研究报道。NOORT等[23]较早提出了改变食盐在面包中的空间分布以提高咸度的策略,盐的不均匀分布可以使面包中的含盐量降低28%,而不降低咸度,并且无需使用钠替代品、增味剂、增香剂等添加剂。结果表明,通过调节盐的空间分布以增强咸度感知是一种非常有前景的减盐策略。随后,DILER等[24]报道了一种成功实现片状面团减盐的技术方法,尽管盐对面团的流变特性、延展性、黏性和压片时的弹性有显著影响,烘焙面团中的盐含量减少25%几乎不会对片状面团的可加工性造成影响,采用蜡包覆的食盐颗粒在面团压制过程中具有延迟盐溶解的能力,进而延缓盐在面团中的扩散,使食盐晶体在产品中保持颗粒状而不溶解,如图3所示,从而达到盐在产品中不均匀分布以创建高盐度区域的效果,在减盐25%的情况下,增强面团的咸味。

图3 X射线显微断层扫描获得的盐粒非均匀分布的3D图像[24]
Fig.3 3D images of heterogeneous distributions of salt grains obtained by X-ray micro-tomography

MOSCA等[25]研究了食盐的空间分布对(半)固体食品味觉强度和消费者偏好等的影响,研究表明,在各种食品(如凝胶,面包和香肠)中,食盐的不均匀分布会增强对口味的感知,与均匀分布的产品相比,盐非均匀分布的产品具有同等或更佳的消费者偏好。

因此,调节食盐颗粒在食品中的空间分布可作为一项减少食品中盐的有效策略。采用食盐非均匀分布的减盐方法的关键在于选择适当的可食性包覆物质载体,以期实现食盐颗粒有效包覆的同时能够满足食品安全健康标准,天然可食用胶的筛选与应用是一种值得期待的实现路径。

2.3 复配替代盐与风味增强剂

2.3.1 复配替代盐

采用直接降低加工食品中含盐量的方式能够减少的盐量有限,而改变食盐晶体粒径及形貌由于成本较高等原因使其应用范围受到限制。复配替代盐采用金属氯盐(如氯化钾、氯化镁、氯化钙等)、乳酸盐(如乳酸钾、乳酸钙等)、磷酸盐(如三聚磷酸钠、焦磷酸钠等)、重结晶矿物盐等部分替代氯化钠不仅能有效降低食品中的钠含量,而且在微生物安全性、成本效益、感官品质等方面具有明显优势,在各种肉制品(如猪肉、牛肉、鸡肉、鸭肉等)及谷物加工类食品(面包、饼干、披萨等)中的研究与应用十分广泛[26-30]

氯化钾(KCl)由于与食盐(NaCl)的离子价态相同,原子核外层电子排布相似,在物理和化学性质上亦具有相似性,是一种最常见的食盐替代物。STANLEY等[27]以质量或摩尔当量为基础,评估了(改性)氯化钾基盐替代盐对猪肉香肠肉饼的感官和理化特性的影响。研究结果表明,使用氯化钾或改性氯化钾替代部分氯化钠不会对产品的水分、蛋白质、脂肪、感官品质或颜色造成影响。添加改性氯化钾制作的香肠肉饼比添加标准氯化钾的香肠肉饼接受度更高,此外,使用以摩尔当量为基础代替的改性氯化钾替代盐生产的样品的感官特性与全钠盐相似。YOTSUYANAGI等[28]研究了减盐对法兰克福香肠感官和微生物影响,发现添加0.25%的磷酸盐和0.85%的氯化钾有助于减少钠含量,氯化钠含量降低25%(从1.75%降低到1.3%),在储存的过程中不会对产量、微生物质量及消费者感官评估的感官属性造成影响。宋文敏等[29]研究了以氯化钾部分替代氯化钠组成的减盐配方对卤鸭制品品质特征的影响,结果表明:复配替代盐中氯化钾的替代比例不超过30%时,不会对卤鸭制品的蛋白质含量、脂肪含量、灰分含量、剪切力、蒸煮损失、水分含量、水分活度以及感官评价造成显著影响。牛培阳等[30]使用以氯化钾、乳酸钙、抗坏血酸钙和氯化钠制备的复配替代盐腌制新鲜猪肘肉,研究复配替代盐制作的猪肘肉熟制品储藏过程中的菌落总数、质构以及感官品质等方面的变化,结果表明,减盐处理后的猪肘肉不仅在硬度、弹性、咀嚼性等质构方面优于对照组,也在抑制微生物生长繁殖和延长保质期方面显示出更好的效果。

国内外研究结果均表明,直接减盐通常会对食品的口味和感官评价造成负面影响,而使用氯化钾及改性氯化钾部分替代氯化钠,不仅可以在降低钠含量的同时,改善食品口感、提高可接受度;还能够增加钾含量,对改善普通人群钠摄入过量而钾摄入不足的问题有着积极的意义。此外,镁元素是一种人体必需的营养元素,作为酶的重要组成部分,镁元素对于涉及生命中碳水化合物、脂质、蛋白质和核酸的合成和代谢发挥着不可替代的作用。尽管镁元素广泛存在于人类膳食的坚果、豆类、谷物、水果、蔬菜和一些海鲜中,但从青春期到老年人的饮食中普遍存在镁缺乏症,因此,使用氯化镁替代部分氯化钠具有“减钠补镁”的双重健康益处,使用氯化镁作为成分之一可以降低鱼和肉制品中的氯化钠含量,同时获得具有相似理化特性和安全条件的产品[31]

2.3.2 风味增强剂

风味增强剂是一类本身无味,但可以通过激活口中的味觉受体来改变或增加人们所感知的食物味道或气味强度的物质,主要包括水解植物蛋白、酵母抽提物、氨基酸、核苷酸、乳酸盐等,可用于重新平衡低钠产品的风味并增加其咸味感,常添加在减盐食品中用于弥补减盐后感官品质的不足[32-35]。LEE等[32]采用水提取法,制备出了与氯化钠相对咸度达0.65的植物替代盐(PSS),PSS可用于食品中以减少个人的钠摄入量,使用PSS获得与氯化钠相同的咸度能够减少43%的钠。酵母抽提物又被称为酵母味素,由于其富含各种咸味物质,在减少食盐使用量的情况下,能够使食品的咸度感知得到加强,被视为一种天然、营养、安全的食品调味料,在食品减盐领域的应用日渐扩大。但需要注意的是,因为特定消费人群无法接受酵母提取物和水解植物蛋白具有的特定肉味,使其在烘焙产品中的应用受到限制。

NAKAGAWA等[33]研究了天冬氨酸钠(Asp-Na)对人咸味感知的影响,发现天冬氨酸钠不但能够增强氯化钾替代盐的咸味感知,还能抑制氯化钾带来的苦味,指出天冬氨酸钠是减少饮食盐摄入量过多的一种候选替代物。GUO等[34]研究了赖氨酸(Lys)对含盐量减少50%的再造火腿的保水性、质构、水分流动性和分布、微观结构和感官接受度的影响。结果表明,减盐50%(含盐量从2.50%减少到1.25%)会显著增加蒸煮损失和离心损失,同时降低硬度、弹性和咀嚼性。添加0.8%的赖氨酸不仅显著改善了减盐火腿的保水性和质构特性,还改善了口感、外观、味道和总接受度的感官评分。核磁共振分析表明,含0.8%赖氨酸的火腿含有更多的结合水,流动性更低。此外,在含有0.8%赖氨酸的火腿中,肌原纤维之间形成了具有更多桥连的精细网络。齐宏超等[35]研究了猪里脊肉用减盐复配盐腌制后L-苹果酸、谷氨酸钠等风味复合剂对感官品质的影响,结果表明,风味复合剂的加入能够掩盖复配替代盐产生的苦涩味。此外,值得注意的是谷氨酸、肌苷酸二钠、鸟苷酸二钠、赖氨酸和牛磺酸等风味增强剂的使用,能够弥补减盐引起的食品感官缺陷,掩盖钠含量降低导致的苦涩味等令人不快的味道,添加一定量的风味增强剂能够让氯化钠的替代比例达到50%以上。

一般情况下,减少食品的盐含量会造成食品颜色、口感、风味等感官性能的下降,单独使用复配替代盐又可能会产生苦涩味、影响食品口感,进而对消费者的接受性造成负面影响,在使用复配替代盐降低钠含量的过程中通常要添加一定比例的风味增强剂,以增强食品的咸味、口感等,在实现降低食品中含盐量的同时提升消费者满意度。

2.4 超声波、高压等技术手段在食品减盐中的应用

2.4.1 超声波技术在食品减盐中的应用

超声波技术(ultrasound technology)作为一种新兴的非热食品加工技术,具有节约烹饪能耗、加速成熟和传质过程、改善设备表面的灭菌效果、延长肉制品的货架期、改善乳化产品的功能特性等诸多优点,已广泛应用于食品加工的各个领域[36-40]。超声波在液体中的传播会引起周围介质颗粒的压缩和稀松,进而形成空腔和气泡,在连续的超声循环中,这些空腔和气泡可能会不断形成和破裂,造成局部高温和高压,这可能造成两方面的结果,一方面,可能会破坏细菌的细胞膜和功能成分,产生灭菌效果,延长食品的保质期;另一方面,这样的内爆过程还会产生微射流,将流体挤压入固体基质(如肉类)的内部,从而加速了液体与固体基质之间的传质作用,亦加速了成熟和腌制过程[41]

BARRETTO等[37]应用超声波处理减盐重组火腿,对其理化特性、微观结构和感官接受度的影响进行了研究,结果表明,超声波技术的使用改善了减盐重组火腿(减盐50%)的理化特性,改变了重组火腿的微观结构,从而改善了其质地参数以及整体的感官接受度。KANG等[38]的研究表明,超声波技术的使用可以加速肉制品腌制过程中盐在肉中的渗透,在降低盐含量的同时,提供更高的咸度感知;同时,超声波可以通过破坏肌肉的完整性和修饰胶原蛋白的结构来有效增加肉制品的嫩度和多汁性,改善产品色泽,增强产品风味,从而有助于开发更健康的肉类产品。

一般而言,超声波处理能使肉制品的腌制时间缩短而不影响肉的其他感官特性,并且盐的扩散随超声波的强度而增加,因此,超声波技术在肉制品减盐方面的应用具有很好的前景。

2.4.2 高压处理在食品减盐中的应用

高压处理(high pressure processing)是一种在温和的温度条件下(<45 ℃)对食品施加300~600 MPa的压力的非热保存技术,能够杀灭食品中的多种病原性或腐败性微生物(如大肠杆菌、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、酵母菌和乳酸菌等),同时最大限度的保留食品的外观、风味、质地和营养价值[42-45]。TAMM等[42]研究发现,通过将高压处理和复配替代盐组合使用,少量添加磷酸盐(0.25%)能够改善产品的质地和感官性能,再使用氯化钾替代部分氯化钠,能够使生产出的熟火腿总含盐量(以氯化钠计)降低45%,而外观、稠度和质地上与对照组无明显差异。O’FLYNN等[43]研究了高压处理用于生产减盐早餐猪肉香肠的效果,结果表明,当含盐量从2.5%降低至2.0%时(普通早餐香肠的盐含量介于2.7%和3.0%之间),不会影响产品的硬度、多汁性和黏附性,同时咸味感知也能保持在可接受水平。当含盐量低于1.5%时,产品的各项性能指标(如颜色、感官和质地属性等)都会受到一定的负面影响,但高压处理能够改善产品的黏附性和稳定性,同时显著减少蒸煮损失。DURANTON等[44]的研究发现盐和高压之间存在协同作用,使细菌细胞对其环境敏感,更容易受到不利环境条件的影响,从而抑制有害微生物的生长繁殖,该发现表明,高压处理能够使腌制肉制品中的盐含量减少时,仍可确保食品安全性并延长其保质期。高压处理能在不改变食品含盐量的情况下,增加食品的咸味、延长食品的保质期,因此,高压处理作为一项减少食品中盐分的新兴技术方法具有很大吸引力和广阔的应用前景。

2.4.3 其他技术在食品减盐中的应用

酱油、虾油、耗油、鱼露、虾酱等调味品,由于含有独特的风味成分,在我国广大地区及东南亚各国广受欢迎,但这些发酵调味品中常常含有大量的食盐(氯化钠),如何大幅降低这些调味品中的含盐量,同时最大程度保留其中营养成分和香味物质,国内外的研究者采用电渗析(electrodialysis)、纳滤(nanofiltration)、旋转蒸发(rotary evaporation)等技术手段进行了一系列的研究[46-50]

CHINDAPAN等[46]采用电渗析对鱼露进行脱盐淡化处理,结果表明,电渗析处理在去除鱼露中盐分的同时,也导致了重要香气化合物和氨基酸的损失。张建友等[47]利用电渗析对大豆酱油进行脱盐处理,结果表明,电渗析处理后大豆酱油中的氨基酸及风味物质均有损失,特别是4-乙基愈创木酚损失最大,但因其气味阈值较低,对酱油风味影响较小。通过调整相关技术参数,优化电渗析工艺,能够为生产高质量低钠酿造调味品提供有益的参考[48]。此外,WALHA等[49]使用纳滤法处理高盐金枪鱼调味汁,发现调味汁的咸度下降,同时香气特性得到改善、总体风味得以保留。董志俭等[50]使用旋转蒸发以降低虾油盐度,并研究了风味物质的变化。结果表明,随着虾油盐度的降低,香气特性得到改善(肉香味增强、腥臭味和氨味减弱),同时虾油的咸味和鲜味下降。

综上所述,电渗析、纳滤、旋转蒸发等技术在调味品减盐方面的应用具有良好的前景,但需要注意解决风味物质损失的问题。

2.5 食品减盐存在的问题与挑战

前文介绍了多种降低食品或调味品中含盐量的方法和途径,现将各种方式的主要应用及优缺点进行总结,如表3所示。直接逐步降低食品中含盐量被认为是最为可靠的减盐方式之一,需要整个食品加工行业进行全行业的联动减盐,并且需要耗费的时间较长。改变食盐的粒径、形貌以及在食品中空间分布的方式,在特定的领域(如酥脆食品)显示出良好的减盐效果,在降低食盐含量的同时,不会改变消费者的咸度感知和满意度,但成本相对较高。复配替代盐具有成本较低的优点,还能弥补减盐造成的保质期缩短等不良影响,但可能会对产品的口感、总体接受度等方面造成负面影响;对于某些特定人群而言,复配替代盐中添加的钾/镁等离子可能会危害他们的健康。风味增强剂能掩盖由于减盐造成的某些不良风味(如苦涩味),但成本较高。新兴的超声、高压等技术在肉类减盐中显示出独特优势,但非热处理技术不能完全杀灭其中的微生物,例如某些致病微生物的芽孢。电渗析等技术在生产低盐调味品中显示出一定的潜力,还需要继续优化工艺参数,使其在降低含盐量的同时,尽可能保留各种风味物质。

表3 各种减盐途径及特点汇总
Table 3 Summary of various salt reduction approaches and characteristics

减盐途径主要应用特点直接逐步减盐工业加工食品避免引入新的添加剂;耗时较长、减盐幅度受到一定的限制改变食盐粒径、形貌酥脆食品(如薯片、薯条、锅巴等)钠传质速率高、咸味感知强;成本高、应用范围窄改变盐在食品内的空间分布烘焙食品(如面包等)无需使用钠替代品、增味剂、增香剂等添加剂;应用范围较窄复配替代盐谷物加工食品(如面包、饼干、披萨等);肉制品(如猪肉、牛肉、鸡肉、鸭肉、鱼肉等)能改善钾/钙/镁离子的摄入、成本较低;特定人群不能过多摄入替代盐中的钾等离子,应用受到限制,无法推广至普通人群风味增强剂肉制品(如猪肉、牛肉、火鸡肉等);汤类(如牛肉汤等);乳制品(如奶酪等)掩盖不良风味、弥补减盐造成的风味损失和感官缺陷;成本较高、某些特定人群对风味增强剂的接受度低超声、高压肉制品(如牛肉、鸡肉、猪肉等)加速成熟和传质过程、改善灭菌效果、延长肉制品的货架期;目前应用范围局限在肉制品领域电渗析、纳滤、旋转蒸发等调味品(如酱油、虾油、鱼露等)能改善调味品的香气特性;盐分降低的同时往往会损失氨基酸及其他风味物质,目前应用范围局限在调味品领域,成本较高

3 结论与建议

近年来,国家对居民健康日益重视,“国民营养计划(2017—2030年)”明确提出广泛开展减盐专项行动,控制食盐摄入量;此外,消费者对更加健康美味食品的需求日益增加,降低食品中的含盐量对食品行业而言既是挑战亦是机遇。就食品工业而言,进一步开展减盐对产品微生物安全性、颜色、口感、风味、质地、以及消费者满意度等方面的影响研究,采用各种新兴技术研发钠含量更低、保质期更长、更安全、各项感官性能及消费者接受度等指标参数更优的食品,对于提升我国食品行业的整体竞争力具有积极意义。同时,由于我国的饮食钠大部分来自于家庭烹饪,加强消费者营养健康教育的重要性不言而喻。此外,随着经济社会发展,居民外出就餐比例逐年上升,加强对餐馆从业人员的减盐等营养健康相关教育培训,向普通居民及餐馆从业人员大力普及营养健康知识,使他们认识高盐膳食的危害,改变他们的用盐习惯和行为,逐步减低食盐的使用和摄入。最后,建议将低盐食品研究等技术措施与开展提高公众意识的教育行动及公共卫生机构的干预和立法向高盐食品征税等多种措施综合应用,对于实现世界卫生组织制定的减盐目标、降低居民食盐摄入、降低高血压等疾病的发病率、提升居民健康水平、节约社会总体医疗成本亦具有重大意义。

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Advances on salt reduction in foods

GUO Jiahu1,2, FENG Minghui2*, MA Hui3*, LI Xiang2, TONG Guangsen2,ZHONG Lunchao4, OUYANG Can2, MENG Tian2, HUANG Kaizheng2,ZHANG Song2, JIANG Zubin2, ZHANG Haibao2, LI Xinghua2, LIU Bo5

1(Public Safty Research Center, Science and Technology University of Sichuan Staff, Chengdu 610101, China) 2(Culinary Institute, Sichuan Tourism University, Chengdu 610100, China) 3(School of Materials and Environmental Engineering, Chengdu Technological University, Chengdu 611730, China)4 (Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518000, China) 5(Sichuan Vocational School of Commerce, Chengdu 610097, China)

ABSTRACT Salt (sodium chloride) not only contains an essential micronutrient for human beings (sodium) but also is one of the most widely used condiments in home cooking and the food industry. Currently, the daily sodium intake of Chinese adults is much higher than the recommended daily tolerable upper intake of sodium by the World Health Organization (WHO). A reduction in salt intake across the whole population will be conducive to improve in public health. Thus, international authorities, such as the WHO and the World Action on Salt and Health (WASH), recommend that salt intake should be drastically reduced. However, reducing the salt content in foods is not a simple but challenging task, since salt does not only impact the flavor and texture of the final products but also plays an important role in the processing and preservation of food. The present review introduced the salt reduction actions around the world and different approaches for sodium reduction in foods, including gradually direct reducing salt, the uneven heterogeneous spatial distribution of salt in foods, using salt substitute and flavor enhancers. Emerging technologies that are utilized in a salt reduction in foods, such as ultrasound, high-pressure processing, electrodialysis and rotary evaporation technology, etc. were also introduced. In the end, the advantages and existing problems of each method were summarized and discussed in the study.

Key words sodium reduction; salt substitute; low-salt diet; saltiness perception; safe and healthy

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.029790

引用格式:郭嘉昒,冯明会,马慧,等.食品减盐研究进展[J].食品与发酵工业,2022,48(15):341-350.GUO Jiahu, FENG Minghui, MA Hui, et al.Advances on salt reduction in foods[J].Food and Fermentation Industries,2022,48(15):341-350.

第一作者:博士,副教授(冯明会副教授和马慧副教授为共同通信作者,E-mail:778616883@qq.com;mahui20032011@163.com)

基金项目:中国疾控中心营养标准体系建设项目(131031107000160004);四川省科技计划项目(2020YJ0403);深圳市科技计划基础研究自由探索项目(JCYJ20180306174135470);四川省哲学社会科学重点研究基地川菜发展研究中心项目(CC20Z04);烹饪科学四川省高等学校重点实验室开放基金项目(PRKX201916);中国营养学会-百盛餐饮健康基金项目(CNS-YUM2018A03);四川旅游学院自然科学重点项目(19SCTUZZ12)。

收稿日期:2021-10-27,改回日期:2021-12-09