肉制品低钠盐加工技术研究进展

2015-04-04 19:29郑海波徐幸莲周光宏
食品工业科技 2015年4期
关键词:咸味钠盐氯化钾

郑海波,徐幸莲,周光宏

(1.南京农业大学食品科技学院肉品加工与质量控制教育部重点实验室,江苏南京210095;2.安徽科技学院食品药品学院,安徽凤阳233100;3.南京农业大学食品科技学院,食品安全与营养协同创新中心,江苏南京210095)

肉制品低钠盐加工技术研究进展

郑海波1,2,徐幸莲1,3,*,周光宏1

(1.南京农业大学食品科技学院肉品加工与质量控制教育部重点实验室,江苏南京210095;2.安徽科技学院食品药品学院,安徽凤阳233100;3.南京农业大学食品科技学院,食品安全与营养协同创新中心,江苏南京210095)

肉制品中含有较多的钠盐(食盐),是人体所摄入食盐的主要来源之一,而过量摄入钠盐容易诱发高血压等心血管疾病,因此有必要降低肉制品中的钠盐含量以满足消费者和管理部门对肉制品的健康要求。本文总结了国内外肉制品低钠盐加工技术的研究成果,主要分为5大类:降低食盐用量或改变食盐的结构形态;采用食盐的替代物如钾盐等;使用风味增强剂或掩饰剂;添加品质改良剂如谷氨酰胺转氨酶和食品胶等;采用新型工艺如超高压技术以及优化配方和低盐联合技术等。由于氯化钠对肉制品的风味、质构和保质期等方面均具有重要影响,因此在开发低钠盐加工技术及低钠盐肉制品的过程中必须加以综合考虑。实际情况表明,依靠单一技术难以达到低钠盐肉制品的生产要求,需要对产品的配方和加工技术进行重新设计和优化。相信在不久的将来,这些问题都会逐一解决,生产出质优价廉的低钠肉制品。

肉制品,食盐,低盐,氯化钠,加工

目前人们的钠盐摄入量普遍超标,过多摄入钠盐会诱发多种疾病,严重影响人体健康,因此积极减少肉制品中的钠盐含量是肉制品行业所面临的重要任务。肉制品(Meat products)主要指的是以肉(含可食用内脏)为原料加工而成的产品。食盐是肉制品中非常重要的调味料,目前在肉制品的生产中大量使用[1]。随着生活水平的提高,肉制品在人们日常饮食中的比重逐步增大,已成为食盐的第二大摄入来源,从肉制品中摄入的食盐约占总摄入食盐的25%[2-3]。目前我国人均食盐摄入量约12g/d(城市10.9g/d,农村12.4g/d),远超世界卫生组织(WHO)所推荐的摄入量上限5g/d[4-6]。食盐中存在大量的钠离子,经食物被摄入人体后,钠离子会在体内积累,引起血压升高,并诱发多种心血管疾病,已经引起WHO和多国卫生部门的高度重视[7-9]。如何有效降低肉制品中的钠盐含量,已是肉制品行业亟需解决的技术难题[1]。本文对肉制品加工中低钠盐技术的研究和发展进行了综述,以期为肉制品低钠盐技术的应用和后续开发提供理论参考。

1 肉制品中的钠盐

1.1肉制品中钠的来源

肉制品中钠的来源除食盐(40%Na)外,还有许多含钠的添加剂,如:三聚磷酸钠(31.2%Na)、硝酸钠(27.1%Na)、亚硝酸钠(33.2%Na)、(异)抗坏血酸钠(11.6%Na)、谷氨酸钠(13.6%Na)、植物水解蛋白HVP(18.0%Na)等[1]。由于这些添加剂在肉制品中的使用量较少,它们所提供的钠只占总钠的20%左右,因此其余约80%的钠都来自食盐,因而食盐是肉制品中钠元素的主要来源。

1.2食盐的作用及添加量

食盐是目前肉制品加工中必不可少的配料,它具有十分重要的作用。食盐主要具有三个方面的作用:调味—能够满足消费者对风味的感官需求;防腐—能够抑制微生物的生长延长肉制品的货架期;调整质构—能够使肌原纤维蛋白溶出并促使形成具有弹性的凝胶[1,10]。除此之外,食盐较为廉价,在肉制品加工中使用非常广泛。

鲜肉本身所含食盐很少,仅有0.1%~0.2%,而肉制品中的食盐含量相对较多,主要是因为人为添加所致[1]。食盐最初(1万年以前)主要用于调味,后来(约5000年前)发现食盐具有良好的防腐作用,因此被广泛用于保藏肉制品等食品,食盐的使用量和摄入量随之大幅增长[2]。食盐的添加量随产品的不同而有所差别,一般添加量为1.5%~3%,部分腌腊肉制品食盐添加量更高,能达到3%~8%[1]。

2 肉制品低钠盐技术

2.1改变食盐用量或形态

减少肉制品中的食盐含量,最简单的方法就是直接减少食盐的添加量。较大幅度减少肉制品中的食盐含量,很容易被消费者察觉,而逐步减少食盐用量,消费者不容易觉察出产品风味的变化[3,11-12]。采用这种方式降低食盐含量,其前提是产品本身的风味和质构等感官品质变化较小,仍在消费者可接受的范围内。这种方式一般能使食盐含量降低25%[3,11-12]。Tobin等研究发现牛肉饼食盐含量降低50%后,消费者也能接受,这也说明目前肉制品存在降低食盐含量的空间[13]。但是对于有些肉制品如法兰克福香肠等凝胶型肉制品等,减少食盐用量会对食品的质构等品质产生不利的影响[14]。一般而言,对于凝胶型香肠产品,1%左右的食盐最适合口味需求,而目前香肠产品的食盐含量普遍在2%左右,主要是由于若食盐含量低于2%,则产品的持水性和质构等特性将受到很大影响。

食盐的咸味跟食盐的颗粒大小、密度及表面积有关,食盐溶解越快,则越容易被味觉器官所感知。肉品工业通常使用的食盐是颗粒态的食盐,现在有一种片状的食盐已经在肉制品中使用[1]。片状食盐比颗粒食盐有更大的表面积,更容易溶解,使用后肉制品得率、蛋白质溶解度和感官特性都有改善[1]。食盐颗粒大小对咸味感觉也有影响,颗粒越小,在口中溶解的速度就越快,因此咸味感就越强,但食盐在肉中通常是溶解状态,因而片状食盐在肉制品中的应用有限[15-16]。

2.2添加钠盐替代物

肉制品工业中应用较多的替代盐有钾盐、钙盐和镁盐,如氯化钾、氯化钙、氯化镁、乳酸钾、柠檬酸钙等。这些盐在某些性质上与食盐接近,具有与食盐类似的咸味等特征,能够部分替代食盐[12]。

氯化钾与氯化钠性质接近,比较适合于替代食盐。一般氯化钾的使用量为25%~40%,超过50%则会有明显的金属味和苦涩味[17]。Armenteros等用氯化钾分别替代35%、50%、75%食盐,研究发现含35%和50%氯化钾的食盐腌制的火腿在色泽、风味、质构等方面与传统食盐腌制没有明显区别,但氯化钾替代量达到75%后感官得分明显降低。Bohrer等同样用氯化钾替代64%食盐来腌制火腿,制作的火腿色泽发白同时风味有所降低[18]。氯化钾还有较好的抑制微生物生长的作用。Bidlas等研究发现等摩尔量的氯化钾和氯化钠对五种致病菌(Aeromonas hydrophila,Enterobactersakazakii,Shigellaflexneri,Yersinia enterocolitica和Staphylococcus aureus)的抑制效果相等[19]。

除了钾盐,钙盐和镁盐也常用作替代盐与氯化钾一起使用。Aliño等用25%的氯化钾、15%氯化钙、5%氯化镁替代了40%的氯化钠,所加工的干腌里脊肉,无论是物化特性还是微生物指标均与传统干腌里脊没有明显差别[20]。Horita等则发现,1%氯化钠、0.5%氯化钾和0.5%氯化镁制作的烟熏肠乳化性很好,但风味较差,而1%氯化钠、0.5%氯化钾和0.5%氯化钙制作的烟熏肠风味很好,但乳化性较差,因此还需要其他成分如调味剂或乳化稳定剂等来弥补缺陷[21]。除了采用无机盐,也有研究者采用有机酸盐,如Choi等研究发现,法兰克福香肠采用30%的乳酸钾和10%的抗坏血酸钙替代食盐后,品质与传统配方香肠没有明显差异[22]。

从健康角度而言,氯化钾具有降低血压的作用,而且普通人群的钾盐摄入量偏低[23-25]。钠的参考摄入量为1500mg/d(我国居民实际摄入量约为4800mg/d),而钾的参考摄入量则高达4700mg/d(我国居民实际摄入量约为1800mg/d),实际饮食状况是钠摄入过多而钾摄入不足,因此适当增加钾盐减少钠盐摄入有利于人体健康[23,26-27]。镁盐也具有类似的优势,在肉品中可用镁盐少量替代食盐,但需要注意的是,镁盐、钙盐等二价盐的渗透速度较低,不利于腌制,且对风味有一定的负面影响[28]。

2.3应用风味增强剂

肉制品加工中替代食盐或减少食盐后,产品的风味会降低、异味会增加,采用风味增强剂,则可以弥补风味上的变化,因此风味增强剂往往与其他低钠盐技术结合使用。风味增强剂包括滋味物质和气味物质,滋味物质主要起掩饰异味的作用,而气味物质主要是增强咸味的感觉。

滋味物质包括氨基酸及其盐类、核苷酸盐、香辛料、调味料(如酱油)、酸味剂等。Bastianello等采用氯化钾替代50%食盐制作发酵香肠,研究发现发酵香肠中有明显苦味,但添加风味增强剂1%赖氨酸、0.03%肌苷酸二钠(IMP)、0.03%鸟苷酸二钠(GMP),或0.03%赖氨酸、0.075%牛磺酸、0.03%肌苷酸二钠(IMP)、0.03%鸟苷酸二钠(GMP)后,氯化钾的苦味消失[17,29]。王仕钰等研究发现L-苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、富马酸等有机酸味剂具有增咸和掩盖苦味的作用,特别是添加有1.6%L-苹果酸的复配溶液,咸味纯正,综合口感良好[30]。

挥发性的气味物质会影响人对咸味的感知,这是由于气味和味觉存在交互效应(odour-taste interaction)[31-32]。如沙丁鱼气味成分能增强咸味感觉,而胡萝卜气味成分能降低咸味感觉[33]。Batenburg等研究发现咸味气味物质不仅有助于提高咸味感,还有助于掩饰钾盐的异味,有利于进一步减少食盐添加量[34]。需要注意的是,滋味和气味的交互效应在食盐含量较低的时候增强咸味的作用较为明显,而在食盐含量较高的情况下,这种增强作用便会减弱[33]。

2.4添加品质改良剂

2.4.1谷氨酰胺转氨酶谷氨酰胺转氨酶(Transglutaminase,TG酶),是一种具有改善蛋白质组织、风味及货架期等功能性质的生物酶,它能催化蛋白质分子内或分子间形成ε-赖氨酸共价键,从而使蛋白质发生交联,形成凝胶网络,提高肉制品的保水性及凝胶性能[35]。在肉制品工业中,可用于生产重组肉制品、提高低值肉制品的利用价值,提高肉制品的功能特性等方面。

Tseng等研究发现在鸡肉丸中添加1%的猪血浆TG酶后,能提高制品的保水性质构等特性,从而可将食盐含量降低到1%[36]。Hong等在猪肉肌纤维蛋白中添加TG酶后,所得结果与Tseng等的研究基本一致[37]。TG酶还可以完全替代磷酸盐,如火腿中添加0.24% TG酶但不加磷酸盐的情况下,其品质还能有所提升[38],若进一步将TG酶与超高压技术结合,品质改善的效果则更加明显[39]。

2.4.2食品胶食品胶是一类能溶解于水,并与水分子发生水化作用形成粘稠、滑腻的溶液或凝胶的大分子物质,主要成分为多糖或蛋白质[40]。在肉制品工业中应用食品胶,可以改善肉制品的品质,增加粘合性和保水性,提高出品率和稳定性,赋予产品良好的口感。在肉品工业中,广泛使用的有:卡拉胶、葡聚糖、魔芋胶、瓜尔豆胶、黄原胶、结冷胶、刺槐豆胶等。

在肉制品中添加食品胶,可以起到既降低食盐又降低脂肪的作用。Garcia-Garcia等研究发现香肠中添加刺槐豆胶、土豆淀粉以及卡拉胶,减少食盐比例后,除了色泽有细微影响外,其他品质都有提高[41]。葡聚糖常用于替代脂肪,Omana等研究发现0.3%葡聚糖经与超高压技术(400/600MPa,40℃)结合,可以使食盐含量降低50%[42]。类似研究,还有Ma等将刺槐豆胶和卡拉胶与高压技术结合,可用于生产低盐低脂凝胶类肉制品[43-44]。

2.4.3其他大分子食品中的大分子物质,如蛋白质、淀粉、纤维素等成分,能够增强蛋白质之间的结合、能够增大水分的吸收或能起到乳化作用,从而使制品的质构、保水性、保油性均得到改善,因此可以用于低盐肉制品特别是乳化型肉制品的生产[3]。

2.5采用特殊工艺

2.5.1超高压技术超高压技术是以液体为介质,对食品施以100~1000MPa压力,以达到杀菌、灭酶和改善食品特性的目的,还可以实现快速冻结、低温解冻和低温不冻贮藏的目的[45-47]。

传统凝胶类肉制品需要添加大量的食盐和磷酸盐,以促进溶解肌原纤维蛋白,从而获得良好的质构特性。超高压能够促进肌原纤维的断裂和蛋白的溶解,改变蛋白质的空间构象,并促进蛋白分子发生交联,超高压处理后的产品具有与热诱导凝胶产品相同或相近的品质,因而可以替代部分的食盐和磷酸盐[48]。传统西式香肠一般添加2%食盐,如果采用高压200MPa(2min)处理,1%食盐含量的牛肉糜在持水性和蒸煮损失等指标上优于2%食盐含量的产品[49]。同样,对于早餐肠,O’Flynn等研究发现通过150MPa(5min)处理,可以将磷酸盐添加量从0.5%降低到0.25%[46]。

超高压也存在一定的弊端,主要问题是影响色泽和促进氧化,特别是在较高压力(大于400MPa)下,这种变化更加明显[47]。为减少高压的负面作用,应尽量采用较低的高压强度进行加工。另外,对于色泽发白,还可以通过添加硝酸盐或亚硝酸盐来解决,因为硝酸盐能促进形成对高压稳定的NO肌红蛋白;对于脂肪和蛋白氧化,则可以添加抗氧化剂或者金属螯合剂等来抑制氧化[50]。

2.5.2超声波技术超声波是指频率大于20kHz,高于人耳听觉频率范围的声波。当超声波在液体介质中传播时,超声波、液体介质和液体中的气体会产生激化效应即空化效应[51]。这种空化效应使溶剂对细胞膜产生更大的渗透力,并强化细胞内外的质量传输。对肉进行超声波处理,可以起到嫩化肉质的作用,也有利于腌制液向肉中进行渗透[51-52]。蔡华珍等研究发现在咸肉腌制过程中,采用28kHz、93W,处理3h,可以提高腌制效果,有利于降低咸肉含盐量[52]。

2.5.3搅打技术传统凝胶类产品通常采用斩切的方式,破坏肌肉组织和细胞,释放出肌肉中的蛋白。由于斩拌机的斩切速度(>1000r/min)很高,刀具与肌肉之间的高速摩擦很容易导致肉温上升,导致蛋白发生变性而影响其凝胶性能。采用转速(200r/min)较低的带保温套筒的打浆机,持续同向搅打肉糜,由于转速低且外筒中有冰块降温,因此蛋白不会因温度过高而发生变性,这种技术生产的贡丸含盐量可以减少到1%,且品质优于传统2%食盐含量的贡丸[53]。

2.6其他

除上述低钠盐技术之外,还存在不少其他低钠盐技术。如通过优化肉制品的配方来增强咸味,因为肉制品中的组分(蛋白、脂肪、淀粉等)会影响制品的咸味。Ruusune等研究发现,在同等食盐添加量的条件下,当脂肪含量增多、蛋白含量减少时,咸味则增强,反之咸味则减弱[54]。还可以通过调整肉制品的质构来增强咸味,质构变化会影响味觉,即质构和味觉之间存在交互效应(texture-taste interaction),类似于气味和味觉交互效应(odour-taste interaction)[55]。

3 存在的问题与发展趋势

3.1存在的问题

目前的肉制品低钠盐技术尚存在一些不足。

首先是低钠盐技术的功能较为单一。如前所述,食盐是一种多功能的肉制品配料,具有调味、防腐和改善质构三大功能。除了氯化钾等少数盐类与氯化钠相似,具有咸味、能抑制微生物和改善质构等特性外,其他加工技术只能实现其中一两种功能。如添加风味增强剂主要是改善风味,添加品质改良剂和采用特殊工艺主要是改善质构。这些低钠盐技术本身的局限性,决定了这些技术只能在一定条件下使用。

其次,低钠盐技术的应用成本较高。食盐按来源分主要有四种:海盐、湖盐、井盐和矿盐。平常肉制品加工所使用的食盐主要为海盐,价格仅为肉价的十分之一左右,且市场供应充足,价格稳定。替代盐、食品胶和风味增强剂价格均高于食盐,因此采用这些配料替代食盐会导致低钠肉制品成本上升,从而影响价格敏感型消费者的购买欲望。超高压技术不仅设备成本高,而且加工生产能力有限,还难以满足较大规模的生产。超声波技术在低钠盐肉制品方面则还缺乏应用研究,也缺乏应用于食品加工的装备。

第三,低钠盐肉制品的微生物安全风险增大。食盐能抑制微生物的生长,延长肉制品的保质期。降低食盐含量不仅会影响风味和质构等感官特性,更重要的是降低了肉制品的生物安全性[56-57]。目前在低钠盐食品的微生物安全性方面缺乏深入研究,间接影响了技术的实际应用。采用低钠盐技术还必须结合其他技术来控制微生物的生长,确保低钠肉制品的微生物安全。比如发酵火腿的生产,将高压的杀菌作用和快速干燥技术的抑菌作用相结合,生产的发酵火腿即使不含食盐,也很安全[58]。

3.2发展趋势

3.2.1政策法规导向日益明确目前许多国家特别是发达国家正在采取积极的措施来降低钠的摄入量,其中非常重要的措施是鼓励和督促食品加工企业积极生产低钠盐的食品[7,59]。英国和法国等国在2006~2011年期间采取了多种措施来控制食品的食盐含量,最终使食品的含盐量降低了7%,居民的食盐摄入量也随之降低了15%,高血压和中风等疾病也大幅下降[60]。2014年3月,英国营养科学咨询委员会(Scientific Advisory Committee on Nutrition,SACN)发布了2017年食品的减盐目标,这是SACN自2006年起第3次发布减盐目标,其最终目标是使英国居民的食盐摄入水平从起初的9.5g/d减少到6g/d以内[61-62]。2012年5月8日,我国卫生部等15个部门以卫疾控发〔2012〕34号印发《中国慢性病防治工作规划(2012-2015年)》,该规划指出要将我国人均食盐摄入量降低到9g/d以下[63]。我国大部分地区开始积极推广低钠盐,消费者对于高盐饮食的危害认识逐步提高,食品的食盐含量将成为消费者购买和市场准入的重要依据。因此,生产低钠盐食品不仅仅是为了降低钠的摄入量,而且也是食品企业占领技术优势的必然选择。

3.2.2低钠盐技术仍有待完善从技术成熟度而言,采用配方调整(如降低盐含量、采用替代盐、添加风味增强剂及品质改良剂)的方法加工低钠肉制品较为可行,技术难度较低,已经有相应的产品上市。2009年以来,我国各地开始大力推广低钠盐[60%~80%氯化钠,20%~30%氯化钾或8%~12%硫酸镁(或氯化镁)],对肉制品加工企业而言,低钠盐的推出有利于企业降低生产低钠肉制品的成本。超高压技术和超声波加工技术等研究还不够透彻,装备制造水平有待进一步提高,因此离实际应用还有相当距离。搅打技术相对比较成熟,在国内应用较多,主要用于肉丸等产品,能否扩大其应用范围,需要研究和实践论证。

对于低钠盐技术本身,还需要进行深入细致的研究。单独依靠某一种技术应用面狭小,实现低盐难度较大,主要问题在于单一技术功能片面,较为可行的方式是采用协同技术,将具有不同优势的多种技术联合起来,彼此取长补短[1]。全面考虑低钠盐肉制品的色泽、风味、质构、保质期等因素,提出全面可行的解决方案,才能最终为生产企业所采纳。肉制品的种类繁多,不同产品的生产加工特点不同,因此还需要针对性地根据不同的产品进行研究分析,提供不同类型产品的低钠加工方案。总之,肉制品低钠盐加工技术的研究还有待进一步深入和完善,积极开发新的低钠盐加工技术,同时对已有技术进行综合优化。

相信随着研究的深入,肉制品低钠盐加工技术会不断发展成熟,最终实现低盐健康肉制品的生产应用和成功上市,造福广大消费者。

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Research progress in technology solutions for sodium reduction in meat products

ZHENG Hai-bo1,2,XU Xing-lian1,3,*,ZHOU Guang-hong1
(1.Key Laboratory of Meat Processing and Quality Control,Ministry of Education,College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;2.School of Food and Drug,Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China;3.Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition,College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China)

Meat products comprise one of the major sources of sodium,in the form of sodium chloride(salt)but excessive intake of sodium had been linked to hypertension,consequently increased risk of cardiovascular diseases thus it’s necessary to produce low sodium meat products to meet the consumers and governments demand for healthy meat products.This article provides an overview of the following five major approaches commonly practiced to reducing the sodium content of meat products:by adding salt in low quantity or optimizing the physical form of salt,applications of salt substitutes(such as potassium chloride)to replace the part of salt,employ flavor enhancers and masking agents,utilization of quality improvers(such as transglutaminase and food gums),and by introducing new processing technologies(such as pressure processing),synergistic technologies and effective formulations.Since sodium chloride affects the flavor,texture and shelf life of meat products,such properties should be given due care while developing low sodium meat products and accordingly different approaches had been proposed to processing of such products. Because there were no panaceas in terms of a single technology that could be used to reduce sodium in meat products,a range of functional ingredient combinations and processing technologies must be developed and/ or optimised.In future,it was anticipated that these challenges would be overcome to provide well acceptable and cost-effective healthier meat products to the consumer.

meat product;salt;salt reduction;sodium chloride;processing

TS251.5

A

1002-0306(2015)04-0370-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.072

2014-06-09

郑海波(1982-),男,博士研究生,讲师,研究方向:肉品加工与质量控制。

徐幸莲(1962-),女,博士,教授,研究方向:肉品加工与质量控制。

国家肉鸡现代产业技术体系(CARS-42);国家自然科学基金项目(31171707)。

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