正交试验法优化低钠汤料的复合盐配方

摘要：为了减少汤料中食用盐的摄入量，文章以鸡肉味汤料和香辣味汤料为试验对象，采用正交试验分别确定两种风味汤料的低钠配方。结果表明，低钠鸡肉味汤料的配方为氯化钾代盐量20%、氯化镁代盐量4%、YE添加量0.8%、I+G添加量0.2%；低钠香辣味汤料的配方为氯化钾代盐量20%、氯化镁代盐量4%、YE添加量1.0%、I+G添加量0.6%，两种低钠配方在保证与标准配方整体口感无明显差异的前提下，分别可以实现减钠27.2%和28.3%。

关键词：低钠汤料；氯化钾；氯化镁；酵母抽提物

中图分类号：TS264.9""""" 文献标志码：A"""" 文章编号：1000-9973（2024）11-0144-08

Optimization of Compound Salt Formula of Low-Sodium Soup

Seasoning by Orthogonal Test Method

CHEN Wei-yun1， LI Fan2*， ZHANG Yan1， GUO Hui2， ZENG Yu-jie2

（1.Shanghai Kangshi Food Co.， Ltd.， Shanghai 201103， China; 2.Hubei Provincial Key

Laboratory of Yeast Function， Yichang 443003， China）

Abstract： In order to reduce the intake of salt in soup seasoning， in this paper， with chicken-flavored soup seasoning and spicy soup seasoning as the test objects， the low-sodium formulas of the two types of flavored soup seasoning are determined by orthogonal test. The results show that the formula of low-sodium chicken-flavored soup seasoning is the amount of potassium chloride replacing salt of 20%， the amount of magnesium chloride replacing salt of 4%， YE addition amount of 0.8% and I+G addition amount of 0.2%; the formula of low-sodium spicy soup seasoning is the amount of potassium chloride replacing salt of 20%， the amount of magnesium chloride replacing salt of 4%， YE addition amount of 1.0% and I+G addition amount of 0.6%.Two low-sodium formulas can achieve the sodium reduction of 27.2% and 28.3% respectively， while ensuring no significant difference in overall taste compared to the standard formula.

Key words： low-sodium soup seasoning; potassium chloride; magnesium chloride; yeast extract

收稿日期：2024-05-24

基金项目：湖北省自然科学基金项目（2024AFD186）

作者简介：陈卫云（1985—），女，硕士，研究方向：农产品加工及贮藏工程。

*通信作者：李凡（1993—），女，硕士，研究方向：食品加工。

据报道，我国城乡居民平均每天钠盐的摄入量高达11 g，是世界卫生组织建议值每人每天5 g的2倍多，过量摄入钠盐会引发肾脏疾病、心血管疾病等[1]。在我国甚至亚洲，家庭烹饪添加的食盐量占饮食总摄入量的72%～76%，主要摄入来源是干腌肉制品、腌咸菜和调味品等[2]。

目前减盐的措施[3-5]主要有：直接减少钠盐的添加量；开发非钠盐替代物；与风味增强剂协同减盐；优化食盐晶体结构与食品质构减盐。临床研究表明，将盐摄入量从9～12 g/d减少到3～4 g/d会对高血压人群血压的降低产生重大影响，但实际问题是将盐摄入量减少到3～4 g/d需要人们的高度积极配合，除非食品工业中严格限制食用盐的添加量，否则实现这一目标非常困难[6]。加工食品中钠摄入量的增加成为世界范围内一个重大的公共卫生问题，目前减少食品中的钠被认为是食品工业面临的主要挑战之一[7-8]。

食用盐含量较高的领域主要有加工肉制品、酱油、复合调味料、调味面制品等，但由于食用盐在加工肉制制品、酱油和调味面制品中不仅起到调味功能，而且对质构和保质期等具有重要作用，降低食用盐的用量后对其整体的影响较大。复合调味料本身是粉状结构，氯化钠的降低对调味料的质构和保质期的影响比肉制品和酱油等领域更小，所以复合调味料的减盐也是未来食品行业减盐的一大趋势。考虑到氯化钠降低会影响质构，而钾盐、钙盐和镁盐等非钠金属盐与氯化钠有着类似的理化结构，且已有研究发现钾盐、钙盐和镁盐等作为非钠盐替代物具有很好的应用价值[9-11]。本文研究了氯化钾、氯化镁、氯化钙3种金属盐对氯化钠溶液咸度和汤料咸度的影响，以及YE、氨基酸和核苷酸对复合盐溶液咸度的影响，并通过正交试验优化了低钠复合调味料的配方，为复合调味料的减钠提供了一定的理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

氯化钾、氯化镁、氯化钙（均为食品级）：江苏科伦多食品配料有限公司；氯化钠：中盐工程技术研究院有限公司；基础型YE、高鲜型YE、浓厚型YE：安琪酵母股份有限公司；苯丙氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸：河南万邦化工科技有限公司；IMP、GMP：希杰生物科技有限公司；味精、白砂糖、麦芽糊精、玉米淀粉：市售；蒜粉、白胡椒粉、葱粉、辣椒粉、黑胡椒粉、姜粉：上海味好美食品有限公司；鸡肉粉、牛肉粉：宁夏春升源生物科技有限公司。

BSA3202S-CW电子天平 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；JYL-C020E九阳料理机 九阳股份有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 金属盐的单因素试验

将氯化钾、氯化镁、氯化钙分别配制成不同浓度的溶液，感官描述其滋味特征，并对其苦涩味强度进行打分（苦涩味强度满分5分，分值越高，强度越大）。再以0.5%氯化钠溶液为标准溶液，分别配制不同减盐比例（20%、25%、30%）的复合盐溶液，以咸味强度和苦涩味强度为评判依据，探究不同金属盐替代氯化钠的效果。

1.2.2 风味增强剂的单因素试验

1.2.2.1 酵母抽提物的确定

酵母抽提物（YE）是一种天然的食品配料，本身含有多种呈味氨基酸、核苷酸和呈味多肽，因此也具有一定的减盐增鲜和掩盖异味的作用[12-15]。YE可大致分为基础型、高鲜型、浓厚型。本试验分别从基础型YE、高鲜型YE、浓厚型YE中筛选出一种与氯化钾进行协同减盐测试，将0.5%氯化钠溶液作为对照，以咸味强度为评判依据，探究不同YE与氯化钾替代20%氯化钠的效果，见表1。

1.2.2.2 呈味氨基酸的筛选

呈味氨基酸是一种较强的风味增强剂，文献报道谷氨酸、精氨酸、赖氨酸和甘氨酸能增强咸味，掩盖不良味道，被用于低钠盐中改善口感和风味[16-19]。本试验将谷氨酸、精氨酸、赖氨酸和甘氨酸分别与氯化钾进行协同减盐测试，将0.5%氯化钠溶液作为对照，以咸味强度为评判依据，探究不同呈味氨基酸与氯化钾替代20%氯化钠的效果，见表2。

1.2.2.3 核苷酸的筛选

核苷酸也是一种天然的风味增强剂。核苷酸主要有5种，分别为IMP、GMP、AMP、UPM和CMP，这5种核苷酸也天然存在于YE中。研究表明IMP和GMP是最主要的呈味氨基酸，当其按照1∶1的比例复配时呈味效果最佳。本试验将IMP、GMP、IMP+GMP分别与氯化钾进行协同减盐测试，将0.5%氯化钠溶液作为对照，以咸味强度为评判依据，探究两种核苷酸与氯化钾替代20%氯化钠的效果，见表3。

1.2.3 正交试验优化低钠汤料的配方

由于低钠盐最终需要应用于汤料中，所以直接在汤料配方中开展正交试验。先分别开展氯化钾、氯化镁、YE和I+G在汤料中的单因素试验，根据单因素试验的结果确定正交试验各因素的水平，每个因素各取3个水平，不考虑各因素的交互作用，选择四因素三水平 L9（34）正交表进行试验，正交试验因素水平见表4。

1.2.4 低钠配方对汤料口感和风味的影响

将正交试验优化后的低钠盐配方再次应用于鸡肉味汤料和香辣味汤料中，见表5。感官人员分别对标准配方汤料和低钠汤料的色泽、气味、咸鲜口感、香辛料味、整体饱满感、异味进行评分，然后对应用前后的汤料进行挥发性化合物分析，探究低钠盐配方对两种汤料口感和风味的影响。

1.2.5 感官评定人员的确定

参加感官评定的人员年龄在23～35岁之间，无味觉异常报告。在正式的食盐替代物感官评定试验开始之前，先进行基本的味觉试验、差异性试验、排序试验及阈值试验用于初步评估，筛选和培训感官评定人员[15]。经感官培训并筛选了12名品评人员组成品评小组，参考感官标度法[20]，确定基本滋味的最适感官浓度，见表6。

1.2.6 咸味强度的判定方法[15]

以0.8 g/100 mL食盐浓度的咸味强度作为基准，规定咸味强度为10，梯度稀释不同浓度的食盐溶液进行感官品尝，确定咸味强度评分标准，见表7。

此感官模型设定咸味浓度和咸味强度呈正比关系，通过对感官待评溶液的咸味强度来推测其等效食盐浓度。

1.2.7 汤料的感官评定标准

感官评价方法[21]：按照汤料配方称取各种物料并用搅拌机搅拌均匀，备用。分别称取2.0 g汤料调味粉对比样和低钠汤料调味粉，加入100 mL开水冲调，并组织12名感官品评人员按照GB/T 13868—2009《感官分析 建立感官分析实验室的一般导则》在25 ℃具有独立品评间的感官室进行感官评价，男性6人和女性6人，年龄在25～40岁，具有3年以上感官评定工作经验，分别从咸味、鲜味、香气、饱满感、整体协调感5个方面进行打分，评分标准见表8，各项满分为20分，最终得分是5项的分值之和，分值越高说明消费者的喜好度越好。

1.2.8 挥发性化合物的检测方法

1.2.8.1 样品前处理

采用顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）对样品的挥发性风味化合物进行提取和富集。称取1.5 g NaCl、5.0 mL样品，加入1 μL内标邻二氯苯（浓度185 μg/mL），将称取好的样品立即用带有硅橡胶垫的瓶盖密封，放入旋转振荡器中50 ℃平衡30 min，用DVB/CAR/PDMS复合萃取头在50 ℃下萃取30 min，然后进样，250 ℃解吸5 min。

1.2.8.2 GC-MS分析条件

1.3 数据处理

采用OriginPro 9.0软件作图，采用Qualitative Navigator B.08.00对GC-MS检测结果进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同金属盐的单因素结果

2.1.1 不同金属盐的感官特征

由图1可知，对不同浓度氯化钾、氯化镁和氯化钙溶液进行感官评价后发现，氯化钾本身无明显的咸味，其浓度为0.4%时能感知到金属盐的涩口感；氯化镁本身也无咸味且浓度为0.4%时有明显苦涩味，苦涩味强度大于氯化钾；氯化钙本身口感较弱，浓度为0.3%时无苦味，似乎有生石灰的涩口感，这可能与钙的性质有关；随着浓度的增加，3种金属盐的苦涩味增强。虽然氯化钾、氯化镁、氯化钙的结构与氯化钠类似，但口腔感知到的咸味强弱取决于分子中存在的钠阳离子（70%～85%）或氯阴离子（15%～30%）。与钠相比，钾、镁和钙等阳离子被认为酸性更强、咸度更低[22]。

2.1.2 不同金属盐对盐水溶液咸味强度的影响

将3种金属盐分别替代一定比例的氯化钠后进行感官评价，由图2可知，随着氯化钠替代比例的增加，溶液的咸味强度不断降低，苦涩味强度不断增加。在同样的替代比例下，氯化钾与氯化钠的复合盐溶液的咸味强度高于氯化镁和氯化钙。研究人员对氯化钠及替代盐的盐度等效试验数据进行线性回归分析，拟合计算出提供相当于0.75%氯化钠水溶液的咸味所需的每种替代品的量，其中氯化钾、氯化镁和氯化钙的咸度效价分别为0.77，0.41，0.37[23]，这与本文的感官结果一致。虽然氯化钾有轻微的苦味，但它具有接近钠的化学性质和相似的氯离子强度，目前被认为是食品中氯化钠的全部或部分替代品[22]，氯化镁的咸度虽然不如氯化钾，但也是替代氯化钠的一种选择，目前已经被允许用于多个食品领域，而氯化钙只能被用于奶油、罐头和豆制品中，这限制了其在氯化钠替代方面的应用。

2.2 风味增强剂的单因素试验

2.2.1 不同YE对盐水溶液咸味强度的影响

不同类型的YE具有不同的感官特性，基础型YE是利用酵母细胞内的酶将大分子物质分解成小分子氨基酸、核苷酸等物质后浓缩干燥制备的YE；高鲜型YE是利用外加的核酸酶将酵母细胞内的核酸酶分解成小分子核苷等物质后浓缩干燥得到的富含核苷酸的YE；浓厚型YE是利用外加的蛋白酶和肽酶将大分子蛋白酶分解成小分子肽类后浓缩干燥的富含呈味肽的YE。由图3可知，高鲜型YE与氯化钾复配后减盐20%的盐水咸味强度高于浓厚型YE和基础型YE，而且其咸味强度比氯化钾单独减盐20%还要高，说明高鲜型YE具有增鲜减盐的效果，这主要与高鲜型YE中富含的IMP和GMP有关。

2.2.2 不同呈味氨基酸对盐水溶液咸味强度的影响

大多数氨基酸基本呈甜味或酸味，如0.8%的甘氨酸溶液呈甜味，0.2%的精氨酸呈甜味略带后苦味，0.05%的谷氨酸溶液呈酸味略带咸味。甜味与咸味有相杀作用，酸味与咸味有协同作用，所以谷氨酸与氯化钾复配的复合低钠溶液的咸味强度略高于甘氨酸、精氨酸和赖氨酸，但由于这几种氨基酸的感官阈值较高，在高浓度下才会有一定的滋味，而氨基酸在复合低钠盐中的添加量较低，所以其对低钠盐的咸味强度影响较小。

2.2.3 不同核苷酸对盐水溶液咸味强度的影响

由图5可知，IMP和GMP对氯化钠和氯化钾的复合盐溶液有明显的增咸效果，GMP的增咸效果优于IMP，当IMP与GMP按照1∶1复配后，其增咸效果优于IMP和GMP单独作用的效果，这也说明核苷酸增咸的效果优于氨基酸，主要是因为核苷酸在较低的浓度下就有很强的鲜味，与咸味有协同作用。

对YE、呈味氨基酸和呈味核苷酸单独增咸效果进行了研究，由于氨基酸的呈味浓度太高且对咸味的影响不明显，所以最终采用高鲜型YE和I+G作为本试验的风味增强剂，设计正交试验确定最优组合。

2.3 正交试验的结果分析

由表10可知，RCgt;RBgt;RAgt;RD，4个因素中影响鸡肉味汤料感官评分的主次顺序为YE添加量gt;氯化镁代盐量gt;氯化钾代盐量gt;I+G添加量。最优的方案组合为A3B1C1D1，即氯化钾代盐量20%、氯化镁代盐量4%、YE添加量0.8%、I+G添加量0.2%。在此条件下进行3次验证试验，该配方下制备的鸡肉味汤料咸鲜口感浓郁，鸡肉风味协调，整体口感饱满，相对于标准盐的鸡肉味汤料配方，该最优组合可以实现减钠27.2%。

由表11可知，RBgt;RAgt;RDgt;RC，4个因素中影响香辣味汤料感官评分的主次顺序为氯化镁代盐量gt;氯化钾代盐量gt;I+G添加量gt;YE添加量。最优的方案组合为A3B1C2D3，即氯化钾代盐量20%、氯化镁代盐量4%、YE添加量1.0%、I+G添加量0.6%。在此条件下进行3次验证试验，该配方下制备的香辣味汤料咸鲜口感浓郁，辣度适中，香辛料风味协调，整体口感饱满，相对于标准盐的香辣味汤料配方，该最优组合可以实现减钠28.3%。

2.4 低钠配方对汤料滋味和风味的影响

根据正交试验确定的最优组合中各因素的比例复配鸡肉味汤料和香辣味汤料，然后与标准食用盐的汤料进行不同维度的感官评分，由图6可知，低钠鸡肉汤料的咸味略弱于标准鸡肉味汤料，但相对于标准鸡肉味汤料，低钠鸡肉汤料的鲜味、浓厚味、香气有明显提升。低钠香辣味汤料的咸味与标准鸡肉味汤料差异不大，但相对于标准香辣味汤料，低钠香辣味汤料的鲜味、浓厚味、香气和整体协调感有明显提升，可能是因为香辣味汤料配方中香辛料较多，所以低钠配方对其滋味的提升更明显。

对标准配方和正交试验的最优组合复配的鸡肉味汤料和香辣味汤料进行挥发性化合物检测，两种风味汤料的挥发性物质检测结果见表12、表13和图7。从鸡肉味汤料中检测出46种挥发性化合物，其中烯烃类化合物21种、醇酚醚类化合物10种、醛酮酯类化合物12种、其他类化合物3种。从香辣味汤料中检测出54种挥发性化合物，其中烯烃类化合物20种、醇酚醚类化合物17种、醛酮酯类化合物9种、其他类化合物8种。

由图7可知，低钠鸡肉味汤料的烯烃类和醛酮酯类化合物的总含量略高于标准鸡肉味汤料，醇酚醚类化合物的总含量差异不大；低钠香辣味汤料的烯烃类、醇酚醚类和其他类化合物的总含量略高于标准鸡肉味汤料，醛酮酯类化合物的总含量差异不大。鸡肉味汤料中含量最高的挥发性化合物是烯烃类，该类化合物中含量较高的有反式石竹烯、3-蒈烯、柠檬烯、δ-榄香烯和α-姜黄烯，这些物质基本都呈木质香料味。香辣味汤料中含量最高的挥发性化合物是烯烃类和醇酚醚类，烯烃类化合物中含量较高的有α-姜黄烯、反式石竹烯、β-倍半水芹烯、β-红没药烯和香橙烯，这些物质也都呈木质香料味，醇酚醚类化合物中含量较高的有α-松油醇、2-茨醇、芳樟醇和4-萜烯醇，这几种物质呈柑橘、花椒等气味。从上述结果可以看出，低钠配方复配的两种风味汤料的挥发性化合物都有提升，对香辣味汤料的风味提升更明显。

3 结论

本试验对氯化钾、氯化镁、氯化钙、YE、呈味氨基酸、呈味核苷酸在盐溶液中单独增咸效果进行了探究，确定了氯化钾、氯化镁、YE和I+G的单独增咸效果最佳，然后在鸡肉味汤料和香辣味汤料模型中开展正交试验，最终确定低钠鸡肉味汤料的配方为氯化钾代盐量20%、氯化镁代盐量4%、YE添加量0.8%、I+G添加量0.2%；低钠香辣味汤料的配方为氯化钾代盐量20%、氯化镁代盐量4%、YE添加量1.0%、I+G添加量0.6%；在保证整体口感与标准配方无明显差异甚至优于标准配方的前提下，两种低钠配方分别可以实现减钠27.2%和28.3%。将优化后的低钠调味料的口感和风味与标准盐配方进行对比，发现低钠鸡肉味汤料的咸味虽然略弱于标准盐汤料，但相对于标准盐鸡肉味汤料，鲜味、浓厚味、香气有明显提升；低钠香辣味汤料的咸味不仅与标准盐香辣味汤料差异不大，还提升了鲜味、浓厚味、香气和整体协调感。两组低钠汤料的挥发性化合物的含量比标准盐配方高，说明对风味也有一定的提升作用。

参考文献：

[1]国家卫生和计划生育委员会.中国居民营养与慢性病状况报告（2015年）[M].北京：人民卫生出版社，2015.

[2]王卫，张锐，张佳敏，等.肉制品加工中的减盐技术：研究进展与应用展望[J].肉类研究，2022，36（7）：54-60.

[3]KHETRA Y， KANAWJIA S K， PURI R.Using taste-induced saltiness enhancement for reducing sodium in Cheddar cheese： effect on physico-chemical and sensorial attributes[J].International Dairy Journal，2019，91：165-171.

[4]STIEGER M， VELDE F. Microstructure， texture and oral processing： new ways to reduce sugar and salt in foods[J].Current Opinion in Colloid amp; Interface Science，2013，18（4）：334-348.

[5]邓小明，朱国梁，娄红斌，等.三种减钠盐减钠效果的评估[J].盐科学与化工，2019，48（11）：47-49.

[6]HE F J， MACGREGOR G A. Reducing population salt intake worldwide： from evidence to implementation[J].Progress in Cardiovascular Diseases，2010，52（5）：363-382.

[7]JAWOROWSKA A， BLACKHAM T， STEVESON L， et al. Determination of salt content in hot takeaway meals in the United Kingdom[J].Appetite，2012，59（2）：517-522.

[8]MCGOUGH M M， SATO T， RANKIN S A， et al. Reducing sodium levels in frankfurters using naturally brewed soy sauce[J].Meat Science，2012，91（1）：69-78.

[9]王宁宁，冯美琴，孙健.低钠复合盐对发酵香肠理化特性及风味的影响[J].食品科学，2021，42（16）：1-7.

[10]王丽莎，于栋，王淑云.低钠酱牛肉煮制液中替代盐配方优化[J].中国调味品，2023，48（9）：163-167.

[11]吴强，万振雄，卜俊芝.钠盐替代物对水煮鸡肉丸热特性及食用品质的影响[J].中国调味品，2022，47（6）：73-89.

[12]李沛，李库，任达洪，等.酵母抽提物协助酱油减盐后对其风味物质的影响研究[J].中国酿造，2019，38（12）：92-96.

[13]ZHENG Y Y，TANG L，YU M G，et al.Fractionation and identification of salty peptides from yeast extract[J].Journal of Food Science and Technology，2021，58（3）：1199-1208.

[14]SHEN D Y， PAN F， YANG Z C， et al. Identification of novel saltiness-enhancing peptides from yeast extract and their mechanism of action for transmembrane channel-like 4 （TMC4） protein through experimental and integrated computational modeling[J].Food Chemistry，2022，388（15）：132993.

[15]熊建，覃先武，李丽娜，等.酵母抽提物减盐功能及在高汤调味粉中应用研究[J].食品工业科技，2022，43（19）：307-314.

[16]温泽华，杨璨，黄玉荣，等.蟹肉酶解物的鲜味物质分析及鲜味肽的鉴定[J].食品研究与开发，2023，44（21）：10-17.

[17]胡跃，周存六.L-精氨酸与迷迭香提取物联合处理对低钠低脂乳化香肠品质的影响[J].肉类研究，2022，36（7）：27-34.

[18]杨书捷，马晓丽，陈津津，等.L-赖氨酸和山梨糖醇复配改善低钠替代盐调理牛肉品质作用研究[J].食品科技，2022，47（7）：71-78.

[19]王宁宁，冯美琴，孙健.响应面法优化发酵香肠的低钠复合盐配方[J].食品工业科技，2021，42（22）：169-177.

[20]张洪亚，张雯，周亚男，等.线性标度法在香菇豆酱感官评定中的应用[J].食品工业，2016，37（5）：192-194.

[21]国家标准化管理委员会，国家质量监督检验检疫总局.感官分析 建立感官分析实验室的一般导则：GB/T 13868—2009[S].北京：中国标准出版社，2009.

[22]孙雪枫.低钠盐的复配研究及风味优化[D].江西：南昌大学，2021.

[23]FELTRIN A C， DE SOUZA V R， SARAIVA C G， et al. Sensory study of different sodium chloride substitutes in aqueous solution[J].International Journal of Food Science and Technology，2015，50（3）：730-735.