2.2.2 超高壓技術(shù)
超高壓技術(shù)(ultra high pressure technology,UHP)處理食品通常用于減少微生物并延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期,但研究表明,在干腌肉制品中,超高壓處理還可以在一定程度上增加咸味,并影響產(chǎn)品的品質(zhì)如促進(jìn)蛋白水解、降低持水性以及產(chǎn)品的質(zhì)地、顏色、揮發(fā)性物質(zhì)組成等,且影響效果取決于壓力大小。
目前對(duì)超高壓技術(shù)增加咸味機(jī)制也逐漸受到關(guān)注。一些研究表明,超高壓處理在600MPa時(shí)會(huì)顯著增加產(chǎn)品的咸味。Fulladosa等研究發(fā)現(xiàn),600MPa的UHP處理可顯著提高火腿股二頭肌的pH值、L*、a*和b*值以及斷裂應(yīng)力,降低其持水能力和彈性,同時(shí)增加干腌火腿的咸味、鮮味、甜味等風(fēng)味特征,并影響產(chǎn)品的感官質(zhì)地,增加了產(chǎn)品亮度和彩虹色,減少了顏色的均勻性。Picouet等研究表明,300~600MPa的UHP處理降低了干腌火腿的持水能力,TEM 成像表明,600MPa處理減少了干腌火腿肌纖維束和肌纖維束之間的間隙,并干擾了肌原纖維內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)(圖2,B和C)。這種壓緊效應(yīng)和蛋白質(zhì)變性作用可能有助于將水從組織中擠出,可以部分解釋UHP處理火腿中較高的咸味感。加壓之后,Na+與UHP處理修飾蛋白之間可以形成更強(qiáng)的鍵,但是有少量的Na+“釋放”到干腌火腿水相中,從而增加產(chǎn)品中“游離”Na+的總量,并且加壓后失去超微結(jié)構(gòu)秩序有利于這種釋放,所以使咸味感增加。
圖2 TEM 觀察未施壓(A)和經(jīng)施壓(B和C)600MPa的干腌火腿的股二頭肌縱切面。黑色箭頭指向線粒體,箭頭指向蛋白聚集體。A,A波段;e,肌內(nèi)結(jié)締組織;I,I波段;H,H波段;Z,Z線;*,孔。顯微照片的放大倍率:A,12,500×;B,12,500×;C,25,000×
2.2.3 超聲波腌制技術(shù)
超聲技術(shù)(ultrasonic,US)是基于聲波引起的壓力波動(dòng),聲波會(huì)通過(guò)升高溫度和壓力產(chǎn)生的空化現(xiàn)象而加速傳質(zhì)效率,有利于腌制過(guò)程。一般按施加強(qiáng)度,超聲波可分為低強(qiáng)度(頻率高于100kHz和強(qiáng)度低于1W/cm2)和高強(qiáng)度超聲(頻率從18到100kHz和強(qiáng)度超過(guò)1W/cm2)。高強(qiáng)度超聲可以通過(guò)其在液體介質(zhì)中的空化作用來(lái)影響食品的物理、機(jī)械、化學(xué)和生化性質(zhì),不僅可以加速傳質(zhì),還會(huì)影響腌制品的結(jié)構(gòu)特性。研究表明,一定強(qiáng)度范圍內(nèi)的超聲波腌制能縮短腌制時(shí)間,提高腌制效率減少鹽的用量并提高低鹽干腌肉制品品質(zhì),是一種非常有潛力的減鹽腌制技術(shù)。
對(duì)功率超聲(power ultrasonic,PUS)處理豬肉、牛肉等及不同超聲強(qiáng)度對(duì)其作用效果的研究表明,超聲強(qiáng)度在2~64W/cm2之間可以減少浸漬時(shí)間而加速腌制過(guò)程,減少鹽的用量而不影響產(chǎn)品質(zhì)量(如表1)。Ozuna等發(fā)現(xiàn),超聲處理豬腰肉中的NaCl濃度高于對(duì)照樣品(未超聲處理),且對(duì)照樣品NaCl分子主要位于肌原纖維周圍,而超聲樣品由于高強(qiáng)度超聲(40kHz)作用引起肌原纖維結(jié)構(gòu)的破壞使NaCl能夠更均勻的滲透并分散于肌纖維中(圖3)。因此可以推測(cè),高強(qiáng)度超聲波的應(yīng)用能夠增強(qiáng)NaCl的遷移能力而使其更快更均勻的分布,從而減少腌制時(shí)間。Kang等研究發(fā)現(xiàn),在2.39~20.96W/cm2的超聲強(qiáng)度范圍內(nèi),NaCl或水的擴(kuò)散系數(shù)隨著超聲強(qiáng)度的增大而顯著升高,TEM的顯微結(jié)構(gòu)表明肌原纖維的分離空間也隨著超聲強(qiáng)度的增加而逐漸增大。
但也有研究表明,PUS處理可能會(huì)在一定程度上降解產(chǎn)品中營(yíng)養(yǎng)成分并促進(jìn)脂質(zhì)和/或蛋白質(zhì)的氧化而產(chǎn)生異味,引起產(chǎn)品質(zhì)量下降。Kang等研究發(fā)現(xiàn),PUS技術(shù)腌制牛肉顯著增加了牛肉的脂質(zhì)氧化程度,并導(dǎo)致了蛋白質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)變化。因此,通過(guò)PUS技術(shù)對(duì)肉制品進(jìn)行腌制時(shí)應(yīng)選擇適宜的超聲強(qiáng)度和處理時(shí)間。
表1 不同超聲強(qiáng)度對(duì)超聲腌制效果的影響及其可能機(jī)制
超聲強(qiáng)度 | 作用對(duì)象 | 作用效果 | 可能機(jī)制 |
分別超過(guò)閾值39 和51W/cm2 | 豬腰肉(背最長(zhǎng)肌) | 顯著加快水和NaCl 向樣品轉(zhuǎn)移。 | 在超聲強(qiáng)度閾值以上,固體表面附近的不對(duì)稱空化產(chǎn)生了撞擊固體的微射流,這些微射流可以將鹽水微量注入肉類使樣品中水分和NaCl 凈增加。 |
2–4W/cm2 | 豬腰肉(背最長(zhǎng)肌) | 顯著增強(qiáng)了鹽的擴(kuò)散,擴(kuò)散系數(shù)隨超聲強(qiáng)度的增加呈指數(shù)增長(zhǎng)。 | 超聲處理增加了肌肉纖維之間的距離,可能支持NaCl的擴(kuò)散。 |
20.96W/cm2 | 牛肉 | NaCl 或水的擴(kuò)散系數(shù)顯著升高,加速傳質(zhì)效果最好,但脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化程度也最大。 | 肌原纖維之間的空間隨著超聲強(qiáng)度的增加而增大,有利于提高牛肉的NaCl 和水含量,提高擴(kuò)散系數(shù)。PUS 誘導(dǎo)的脂質(zhì)氧化可能是由鹽水中的空化作用引起的,然后通過(guò)聲波分解產(chǎn)生游離的-OH 自由基,可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)羰基含量的增加。 |
19 W/cm2 | 豬肉(胸和腰長(zhǎng)?。?/td> | 獲得了最高的NaCl 擴(kuò)散系數(shù),所需腌制時(shí)間最短 | 可能是瞬時(shí)空化的綜合作用,例如微噴射,聲流和壓力波動(dòng)引起的機(jī)械作用。 |
圖3 超聲施加對(duì)豬肉腌制過(guò)程N(yùn)aCl分散的影響。用SEM-EDX 對(duì)200 kg NaCl/m3 (A:普通腌制和B: 超聲輔助腌制,500×)腌制120min的豬肉背最長(zhǎng)肌進(jìn)行縱向切片觀察(紅色和綠色分別表示肉中氯離子和鈉離子的分布)
2.2.4 脈沖電場(chǎng)腌制技術(shù)
脈沖電場(chǎng)(pulsed electric field,PEF)技術(shù)是一種基于兩個(gè)電極之間的電流從而誘發(fā)電穿孔現(xiàn)象的新興應(yīng)用技術(shù),在保證食品營(yíng)養(yǎng)和感官質(zhì)量以及延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期方面有很好的應(yīng)用潛力。該技術(shù)基于短時(shí)間脈沖的施加,可以擴(kuò)大細(xì)胞膜孔,甚至產(chǎn)生新的孔,除滅活微生物外,還可導(dǎo)致某些食物特性如質(zhì)構(gòu)特性和持水能力等的改變。
在食品腌制中采用PEF技術(shù)可增強(qiáng)傳質(zhì)、縮短腌制時(shí)間、使食鹽快速均勻的分布,并增強(qiáng)人們對(duì)鹽的感知。Bhat等發(fā)現(xiàn),通過(guò)誘導(dǎo)電穿孔和增加膜和細(xì)胞通透性,PEF 可以影響鈉從肉基質(zhì)中的擴(kuò)散、分布和釋放,這可能會(huì)改變蛋白質(zhì)和鹽離子之間的相互作用,影響咀嚼過(guò)程中鈉的釋放。Bhat等還發(fā)現(xiàn)先用PEF 處理牛肉,可以在不影響產(chǎn)品感官質(zhì)量、脂質(zhì)氧化和微生物穩(wěn)定性的前提下,達(dá)到減少腌制牛肉中NaCl含量的目的,經(jīng)PEF處理后不會(huì)影響牛肉產(chǎn)品的色澤和蒸煮收率,且增加產(chǎn)品嫩度。而McDonnell等觀察到在100 Hz功率、300個(gè)脈沖強(qiáng)度下對(duì)豬肉(胸和腰長(zhǎng)?。┻M(jìn)行處理可以提高NaCl含量,但樣品會(huì)變得更硬,更耐咀嚼。這種產(chǎn)品品質(zhì)上的差異性可能與處理產(chǎn)品本身特性和脈沖電場(chǎng)處理強(qiáng)度和時(shí)間有關(guān)。
2.3 增強(qiáng)咸味感知的減鹽技術(shù)
2.3.1 改變鹽的物理狀態(tài)
改變鹽晶體的大小可能是降低某些食品中鈉含量的可行方法,但在干腌肉制品中減鹽的效果有待進(jìn)一步研究。Rama等研究鹽晶體大小對(duì)鈉向舌頭的輸送速率和所產(chǎn)生的咸味的影響,發(fā)現(xiàn)鹽晶體的大小會(huì)影響輸送速度和感知到的咸味,較小的NaCl晶體可以使鈉更快地進(jìn)入唾液,影響最大感知咸度。Rios-Mera等使用微粉化的鹽將牛肉漢堡的鹽含量從1.5%減少到1.0%,而不會(huì)影響pH值、色澤、產(chǎn)量和產(chǎn)品感官特性。而Galvao等研究發(fā)現(xiàn),使用微粉化鹽(鹽<840μm)不會(huì)增加火雞火腿的咸味感。所以,修改鹽晶體尺寸可能是降低某些食品中鈉含量的一種可行方法,但是在干腌肉制品方面的減鹽效果還需要進(jìn)一步的研究。
通過(guò)改變鹽的形狀也是減少鈉鹽的一個(gè)研究途徑,如片狀鹽具有較大的表面積和較低的堆積密度,與立方體鹽相比,為鹽晶體提供了更好的溶解性、可混合性和附著性。具有中空結(jié)構(gòu)的鹽晶體提高了味覺(jué)感受器對(duì)它的可獲得性和溶解速率,它可以在較低的含鹽量下獲得相同的口味,可以用來(lái)減少過(guò)量的鈉攝入量。Fulgoni等報(bào)道了一種SODA-LO?鹽微球鈉減少技術(shù),SODA-LO?是常規(guī)NaCl晶體產(chǎn)生的產(chǎn)物,通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)鹽晶體轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂闪鲃?dòng)的空心鹽微球的技術(shù),可以在某些應(yīng)用中減少NaCl的含量,從而通過(guò)最大化表面積有效地傳遞鹽的味道和功能,在肉類、魚(yú)類等食物中應(yīng)用可以使NaCl含量減少20%~25%。?ordevic等研究發(fā)現(xiàn),在不同海鮮(三文魚(yú)和金槍魚(yú))制作的壽司中,使用Soda-Lo的樣品與含2%NaCl樣品相比,鹽含量降低25%,卻有相似的咸度,且不影響其他感官特征,同時(shí)也不會(huì)增加壽司的苦味。但是其成本高,而且在商業(yè)上的應(yīng)用有限,目前,在干腌肉制品方面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相關(guān)研究文獻(xiàn)。
2.3.2 利用靜電相互作用增強(qiáng)咸味感知
有研究表明,甲殼素納米纖維(chitin nanofibers,CNFs)能夠在不改變鹽含量的情況下增強(qiáng)食品的咸味感,推測(cè)與食品中游離Na+比例的改變有關(guān)。在pH<7時(shí),CNFs分子鏈上的氨基發(fā)生質(zhì)子化并帶有正電荷,此時(shí),將NaCl添加到CNFs溶液中時(shí),NaCl溶解在溶液中形成Na+和Cl-,在靜電相互作用下,CNFs表面的–NH3+會(huì)吸附Cl-形成斯特恩層,而任何未被吸附的剩余離子將隨機(jī)分布在溶液中形成擴(kuò)散層。原則上,大多數(shù)Na+分布在擴(kuò)散層中,因而增加了溶液中游離Na+的比例,相當(dāng)于增大了Na+和味蕾上的味覺(jué)感受器接觸的可能而增強(qiáng)了人們對(duì)咸味的感知。Hsueh等根據(jù)此原理,將用超聲處理制備的CNFs添加到腌制液中,使更多的游離Na+釋放到魚(yú)片中,增強(qiáng)了魚(yú)片的咸味感知,開(kāi)發(fā)了低鹽羅非魚(yú)片產(chǎn)品(圖4)。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),加入檸檬酸或蘋果酸可誘導(dǎo)CNFs 分子鏈上氨基的質(zhì)子化,進(jìn)一步提高人們對(duì)魚(yú)片的咸味感知而不會(huì)引起酸味。目前,這種新型、有效的減鹽手段相關(guān)的研究文獻(xiàn)還很少,對(duì)除CNFs外是否有其他的物質(zhì)有類似的功能及其機(jī)制需要更深入的研究。
圖4 甲殼素納米纖維由于靜電相互作用與氯離子結(jié)合,使更多鈉離子進(jìn)入到魚(yú)片
3 存在的問(wèn)題及展望
隨著大營(yíng)養(yǎng)和大健康理念的普及,適度低鹽食品的研發(fā)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。NaCl誘導(dǎo)的咸度感知主要來(lái)自Na+,然而降低食品中的鈉含量會(huì)引發(fā)一系列的品質(zhì)變化,并導(dǎo)致消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品接受度的降低,所以食品尤其是干腌制品的減鹽仍是當(dāng)前食品行業(yè)的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。目前研究得到的減鹽途徑,在減少Na+的同時(shí)會(huì)在不同程度上對(duì)產(chǎn)品的感官特性、理化特性或安全特性等方面產(chǎn)生影響,如何在保證產(chǎn)品品質(zhì)和安全性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減鹽的目的仍將是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。尤其在加工技術(shù)方面,上述真空腌制技術(shù)、UHP、US、PEF等的實(shí)際減鹽效果受技術(shù)工藝參數(shù)、產(chǎn)品本身特性包括含水量、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)組成等的影響,其相互影響機(jī)制也有待闡明,真正推廣應(yīng)用仍需進(jìn)一步的深入研究。與單一減鹽相比,復(fù)合型的減鹽方法效果較好,所以可以多嘗試進(jìn)行一些復(fù)合型的減鹽方法的相關(guān)研究。另外,考慮到NaCl作為一種非常有效的腌制材料本身價(jià)格廉價(jià),減鹽無(wú)疑會(huì)在一定程度上提高產(chǎn)品的價(jià)格,如何在保證低鹽產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)控制產(chǎn)品的價(jià)格在合理的范圍也是研究中要關(guān)注的問(wèn)題之一。