◎ 李心智，劉 希，童 星，歐仕益

（1.暨南大學(xué) 食品科學(xué)與工程系，廣東 廣州 510632；2.廣東海天創(chuàng)新技術(shù)有限公司，廣東 佛山 528000；3.廣東省調(diào)味食品生物發(fā)酵先進(jìn)技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 佛山 528000；4.廣東省釀造微生物育種與發(fā)酵工程技術(shù)研究中心，廣東 佛山 528000）

醬油、豆醬、豆豉和腐乳等傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品均有悠久的發(fā)展歷史。這類(lèi)產(chǎn)品不僅營(yíng)養(yǎng)豐富、易吸收，還具有特殊的風(fēng)味、色澤和口感以及儲(chǔ)存方便、庫(kù)存期長(zhǎng)等特點(diǎn)，深受人們的喜愛(ài)，市場(chǎng)規(guī)模巨大[1]。我國(guó)是豆類(lèi)發(fā)酵食品的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。2019 年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)醬油總產(chǎn)量接近680 萬(wàn)t，每年用于醬油生產(chǎn)的大豆達(dá)50 萬(wàn)t[2]。隨著人們對(duì)天然食品、健康食品的追求，如何在保持傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品的營(yíng)養(yǎng)成分、不改變其獨(dú)有風(fēng)味和庫(kù)存期等條件下對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵豆類(lèi)食品進(jìn)行減鹽、減脂和減添加劑等成為新的研究方向。

1 鈉鹽在傳統(tǒng)發(fā)酵豆類(lèi)食品中的作用與危害

1.1 鈉鹽在傳統(tǒng)發(fā)酵豆類(lèi)食品中的作用

1.1.1 防腐作用

鈉鹽對(duì)傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品中微生物的控制和風(fēng)味口感的形成至關(guān)重要。在傳統(tǒng)豆類(lèi)食品發(fā)酵中，鈉離子營(yíng)造的高滲透壓環(huán)境能抑制有害腐敗菌的生長(zhǎng)，而不影響耐鹽或噬鹽微生物的生長(zhǎng)和發(fā)酵，從而保證相關(guān)風(fēng)味物質(zhì)的形成和累積[3]。在傳統(tǒng)高鹽稀態(tài)醬油發(fā)酵的過(guò)程中，醬醪的鹽分質(zhì)量濃度通常維持在15%～20%，從而降低醬醪體系的水分活度，提高體系的滲透壓，抑制有害微生物的增殖[4]。SINGRACHA 等[5]指出，一般致病菌如沙門(mén)氏菌和常見(jiàn)的食品污染菌大腸桿菌等在水分活度低于0.95（相當(dāng)于9 ～10 g/100 mL 的食鹽含量）時(shí)，菌體活性已經(jīng)被抑制，基本無(wú)法正常增殖。由于傳統(tǒng)鈉鹽具有天然防腐作用，在發(fā)酵食品中使用鈉鹽能降低傳統(tǒng)發(fā)酵豆類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量[6]。此外，高鹽分的發(fā)酵豆類(lèi)食品在運(yùn)輸保存方面也有一定的優(yōu)勢(shì)，基本能實(shí)現(xiàn)常溫保存運(yùn)輸，進(jìn)一步拓展了該類(lèi)產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用場(chǎng)景。常見(jiàn)傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品中的鈉鹽含量見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品的鹽分含量對(duì)比表

1.1.2 促進(jìn)風(fēng)味形成

鈉鹽在傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品中不僅能提供咸味，還能調(diào)和發(fā)酵食品中的其他風(fēng)味，提高不同風(fēng)味混合的食用效果[13]。例如，在東北大醬中添加一定量的食鹽，能增強(qiáng)人們對(duì)其鮮甜味的感知，增強(qiáng)甜味在口腔中的感受[14]；在日式味噌中增加食鹽的含量可以顯著增加其鮮味[15]；食鹽還可以掩蔽醬油、豆醬等食品中的不良風(fēng)味，如金屬味和苦味等[13]。此外，鈉鹽還能使豆類(lèi)發(fā)酵食品中產(chǎn)生的小分子肽、氨基酸和有機(jī)酸等相互協(xié)同，進(jìn)而提升食品整體特征性香氣和滋味感受[16]。

高鈉鹽濃度能選擇性地保留豆類(lèi)發(fā)酵食品中的耐鹽微生物，使耐鹽微生物生長(zhǎng)發(fā)酵形成產(chǎn)品的最終風(fēng)味。在醬油發(fā)酵中，高鹽分的醬醪體系中主要存在的細(xì)菌為革蘭氏陽(yáng)性菌如魏斯氏菌和耐鹽四聯(lián)球菌；酵母為魯氏接合酵母、畢赤酵母和假絲酵母；霉菌主要為米曲霉[17]。這些優(yōu)勢(shì)菌群的增殖和發(fā)酵醬油中的特征揮發(fā)性香氣化合物如乙酸乙酯、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚以及1 辛烯-3-醇等的形成息息相關(guān)[6,18]。而在我國(guó)傳統(tǒng)豆醬的發(fā)酵中，優(yōu)勢(shì)細(xì)菌為耐鹽的芽孢桿菌和琥珀葡萄球菌；優(yōu)勢(shì)真菌為青霉、赤霉、曲霉和毛霉等[19]。其中，地衣芽孢桿菌代謝形成2,3,5,6-四甲基吡嗪、2,3-丁二醇和3-羥基丁-2-酮等香氣物質(zhì)，而琥珀葡萄球菌則與2-苯基乙醇和乙酸-3-甲基丁酯的生成相關(guān)，共同形成豆醬的特征風(fēng)味[20]。表2 列出了傳統(tǒng)高鹽發(fā)酵豆類(lèi)食品中關(guān)鍵耐鹽微生物及其相關(guān)風(fēng)味調(diào)控情況。

表2 傳統(tǒng)高鹽豆類(lèi)發(fā)酵食品中的關(guān)鍵微生物及其相關(guān)功能表

1.2 高鈉鹽在豆類(lèi)發(fā)酵食品中的危害

高鹽環(huán)境限制了部分產(chǎn)香酵母和有益乳酸菌的生長(zhǎng)，使得發(fā)酵產(chǎn)品的香氣和滋味均來(lái)自耐鹽以及噬鹽的微生物，導(dǎo)致整體產(chǎn)品風(fēng)味較為單一[1]。此外，豆類(lèi)發(fā)酵食品含有較高的鈉鹽，不適宜給老人、兒童和病人等群體食用，也不利于消費(fèi)者長(zhǎng)期食用，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用場(chǎng)景。近年來(lái)，長(zhǎng)期的高鹽攝入已經(jīng)被證實(shí)會(huì)引發(fā)各種慢性疾病，如高血壓、心腦血管疾病、肥胖、骨質(zhì)疏松、腎結(jié)石甚至胃癌等[4,6,13]。世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）建議成年人每日攝入4 g 左右的食鹽為宜。最新的《中國(guó)居民膳食指南（2022）》指出，我國(guó)成年人每日攝入食鹽量不應(yīng)超過(guò)6 g[23]。因此，傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品急需向低鹽化發(fā)展。

2 傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品的減鹽困難與挑戰(zhàn)

2.1 微生物和毒素污染

微生物污染是傳統(tǒng)豆類(lèi)減鹽發(fā)酵食品中的重要問(wèn)題。在低鹽條件下，發(fā)酵產(chǎn)品的水分活度升高并且滲透壓降低，為更多微生物提供了快速生長(zhǎng)的條件，同時(shí)也給腐敗菌和致病微生物的滋生提供了有利的環(huán)境，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)。SONG 等[24]檢查不同含鹽量韓式醬油中的微生物組成，發(fā)現(xiàn)腐生葡萄球菌和大腸桿菌在鹽含量為8.0 g/100 g 的低鹽醬油中被檢出，在鹽含量高于8.0 g/100 g 的樣品中則未檢出。此外，已有較多相關(guān)報(bào)道指出發(fā)酵豆類(lèi)食品中鹽含量降低還可能導(dǎo)致生物胺、亞硝胺、氨基甲酸乙酯和真菌毒素等危害毒素的產(chǎn)生和積累[25-27]。

2.2 產(chǎn)品風(fēng)味減弱

低鹽發(fā)酵豆類(lèi)食品整體風(fēng)味不足也是減鹽研究中需要解決的重要問(wèn)題。鈉鹽濃度降低導(dǎo)致食品中的咸味減弱，造成產(chǎn)品味道寡淡。在低鹽環(huán)境中，微生物的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，一些優(yōu)勢(shì)菌在整個(gè)發(fā)酵中占主導(dǎo)地位，使部分風(fēng)味微生物的生長(zhǎng)受到抑制，最終導(dǎo)致食品中的香氣和滋味不充分[4]。此外，低鈉鹽產(chǎn)品更容易滋生腐敗菌，進(jìn)而產(chǎn)生不良風(fēng)味物質(zhì)[27]。

CHUN 等[12]發(fā) 現(xiàn) 在 低 鈉 鹽（9 ～12 g/100 g）條件下發(fā)酵的韓國(guó)豆醬中總可溶性糖含量比高鈉鹽（15 ～18 g/100 g）條件下發(fā)酵的產(chǎn)品減少了約83%；而3-甲基丁酸、異丁酸和乙酸等具有不良滋味的有機(jī)酸含量則高出1.8 倍。揮發(fā)性醇類(lèi)化合物和酯類(lèi)化合等的含量在低鈉鹽樣品中伴隨著不愉快的氣味一同增加。WEI 等[28]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵腐乳的肉類(lèi)香氣、花香和水果香氣等隨著鈉鹽的降低均有增加，但其酒味以及油脂濃郁香氣等物質(zhì)則減弱。在低鹽醬油中，低鈉鹽（8.0 g/100 g）發(fā)酵醬油中的揮發(fā)性醇類(lèi)物質(zhì)，如2-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丙醇、2-甲基丁酸和3-甲基丁酸等物質(zhì)的檢出量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)高鈉鹽（14.0 g/100 g），但醛類(lèi)（苯甲醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛和2-甲基丙醛）和乙酸的含量較高。而對(duì)發(fā)酵醬油香氣影響較大的丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-苯乙酸乙酯和丙酸乙酯在低鈉鹽發(fā)酵醬油中未檢出[24]。此外，有研究表明鈉鹽含量的降低還導(dǎo)致醬油中2-甲基-1-丁醇、1-丙醇、2-甲基丁酸和3-甲基丁酸等特有風(fēng)味化合物的含量減少，導(dǎo)致酸味和焦味增強(qiáng)。

3 傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品減鹽方法研究進(jìn)展

3.1 物理減鹽方法

物理減鹽法是通過(guò)改善鈉鹽的存在形式，在不改變咸味的情況下降低食品中的鈉鹽使用量[4,13]。研究表明，人體對(duì)咸味的感覺(jué)受到鈉鹽的溶解速度和擴(kuò)散速度的影響，溶解速度越快，味覺(jué)器官就越容易感知到咸味[16]。粒徑小、表面積大的鈉鹽顆粒具有較快的溶解速度和擴(kuò)散速度，因此咸味感受較強(qiáng)[13]。目前，美國(guó)Cargill 公司和英國(guó)Tate & Lyle 公司已經(jīng)分別推出的Alberger?Flake Salt 和SODA-LOTMSalt Microspheres 系列產(chǎn)品，該食鹽產(chǎn)品的晶體比表面積大、溶解性好并能有效地增強(qiáng)人體對(duì)咸味的感知。據(jù)報(bào)道，這些產(chǎn)品應(yīng)用于不同的食品加工領(lǐng)域，能減少25%～50%的傳統(tǒng)食鹽使用量[4,13]。

高壓和超聲技術(shù)也能用于低鹽豆類(lèi)發(fā)酵食品的加工。食品經(jīng)高壓處理后，原料蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，舌頭上的味覺(jué)感受器能感受更多的游離鈉離子，從而讓人感覺(jué)到更強(qiáng)的咸味[29]。超聲技術(shù)在食品加工中能使鈉鹽在食物組分中分布得更均勻，從而使食品在總體鈉鹽含量較低的情況下也能引起人體較高的咸味感知[30]。

3.2 化學(xué)減鹽方法

化學(xué)減鹽法的關(guān)鍵是尋找適合的食鹽替代物，替代高鹽豆類(lèi)發(fā)酵食品中使用的鈉鹽，但是不減少人體本身的咸味感知[4]。食鹽替代物包括與氯化鈉性質(zhì)相似的金屬鹽類(lèi)，如氯化鎂、氯化鈣和氯化鉀等；包括可以在食品中呈現(xiàn)強(qiáng)烈咸鮮味道的咸味肽和增咸肽等；同時(shí)包括各類(lèi)風(fēng)味改良劑，如酵母抽提物、特定的單體氨基酸和有機(jī)酸等，均能激活口腔中的咸味受體，彌補(bǔ)減鹽帶來(lái)的味覺(jué)不足[16,23,31]。

3.2.1 非鈉鹽類(lèi)金屬鹽替代物

在鎂鹽、鉀鹽和鈣鹽等食鹽替代物中，氯化鉀和食鹽氯化鈉的性質(zhì)最為接近，最適合用于替代傳統(tǒng)食鹽[4]。研究發(fā)現(xiàn)，氯化鉀部分替換氯化鈉在發(fā)酵肉腸、西班牙火腿等肉制品中能有效控制葡萄球菌等污染菌的繁殖，達(dá)到傳統(tǒng)食鹽同樣的抑菌效果[32]。但是，鉀鹽的使用量一般需要控制在25%～40%，若超過(guò)50%則會(huì)呈現(xiàn)較明顯的苦澀味和金屬味[13]。乳酸鈣在發(fā)酵肉類(lèi)加工中也有替代40%左右食鹽的效果，因?yàn)樗哂幸欢ǖ南涛逗鸵志?，可以彌補(bǔ)由于食鹽含量降低而產(chǎn)生的發(fā)酵制品風(fēng)味不佳的問(wèn)題[33]。非鈉鹽替代物雖然能有效替代食品中部分鈉的使用量，但是目前仍受到其本身性質(zhì)的制約從而局限了應(yīng)用范圍，且在功能上和鈉鹽也有一定差異性，因此非鈉鹽類(lèi)金屬替代物在傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品中的應(yīng)用仍少有報(bào)道。

3.2.2 呈味肽的添加

咸味肽和增咸肽對(duì)食品中的咸味感覺(jué)具有增強(qiáng)作用，其最早于1984 年在酪蛋白的水解物中被發(fā)現(xiàn)，隨后也陸續(xù)被報(bào)道在天然動(dòng)植物原料中提取獲得[4,16]。禽畜肉、海產(chǎn)動(dòng)物、大豆、蘑菇和醬油等都是咸味肽和增咸肽的良好來(lái)源。ZHANG 等[34]的研究中以海藻、蛤殼和海帶等動(dòng)植物的水解液為原料，分離提純獲得咸味肽液，添加于濃湯類(lèi)產(chǎn)品中時(shí)獲得食鹽含量降低27%的咸味效果。MOORE 等[35]從雙孢蘑菇水解液中提取獲得能夠提高湯中咸味的焦谷酰胺二肽，并鑒定其序列為pGlu-Cys、pGlu-Val-Glu、pGlu-Pro、pGlu-Asp 和pGlu-Pro。XIAO 等[36]在無(wú)鹽醬油中提取并證明了3 種具有咸味的肽，分別為Phe-Ile、Ala-Phe 和Ile-Phe；CHEN 等[37]從傳統(tǒng)發(fā)酵豆腐中分離、純化并鑒定出一條具有增咸作用的多肽EDEGEQPRPF。此外，ZHENG 等[38]從酵母提取液中進(jìn)一步分離純化鑒定出了Asp-Asp、Ser-Pro-Glu 和Phe-Ile 等咸味肽。但是，呈味肽的化學(xué)合成和天然提取純化對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求高且生產(chǎn)成本過(guò)高，其在傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品的應(yīng)用報(bào)道依然很少，目前較多報(bào)道仍停留在研究階段。

3.2.3 風(fēng)味改良劑的使用

在豆類(lèi)發(fā)酵食品中加入一定的風(fēng)味改良劑也是一種常見(jiàn)的減鹽手段，并已有相關(guān)的研究和產(chǎn)業(yè)化報(bào)道。常見(jiàn)的風(fēng)味改良劑有酵母抽提物、單體氨基酸、核苷酸和有機(jī)酸等[13]。李沛等[39]指出酵母抽提物應(yīng)用在減鹽醬油中能實(shí)現(xiàn)減鹽20%～30%而不減弱其咸鮮味的效果，這是由于酵母抽提物含有豐富的氨基酸、肽和核苷酸等，均有助于提升食品的整體滋味感受，從而提升人體對(duì)減鹽醬油的咸味感知。而常見(jiàn)的氨基酸類(lèi)風(fēng)味改良劑有鮮味氨基酸，如谷氨酸和天冬氨酸等，甜味氨基酸，如組氨酸和甘氨酸等，這些氨基酸能與人體味蕾中的味覺(jué)受體結(jié)合，傳遞給大腦皮層，從而增強(qiáng)味覺(jué)感知，減少因食鹽降低引起的咸味下降[13,16]。常見(jiàn)的有機(jī)酸類(lèi)風(fēng)味改良劑則包括富馬酸、琥珀酸、L-蘋(píng)果酸、檸檬酸、己二酸和酒石酸等，在使用濃度較低的風(fēng)味改良劑時(shí)可以在一定程度上增強(qiáng)咸味[40]。

3.3 生物技術(shù)減鹽策略

3.3.1 功能性微生物的添加

食品發(fā)酵工業(yè)上常采用添加功能性微生物和優(yōu)勢(shì)發(fā)酵劑等方法，以獲得更高質(zhì)量的發(fā)酵產(chǎn)品。其中，功能性微生物是指對(duì)發(fā)酵食品的安全、質(zhì)量和健康價(jià)值有積極貢獻(xiàn)的一組或多組微生物[4]。在低鈉鹽的豆類(lèi)食品的發(fā)酵過(guò)程中添加一種或多種具有協(xié)同生長(zhǎng)特性?xún)?yōu)勢(shì)的發(fā)酵菌株能有效提高低鈉鹽發(fā)酵食品的質(zhì)量安全。文獻(xiàn)和報(bào)道中有關(guān)低鹽豆類(lèi)發(fā)酵食品中的功能微生物及其功能特性信息匯總于表3。

表3 低鹽豆類(lèi)發(fā)酵食品中的功能微生物及其特性表

功能性發(fā)酵微生物的添加在減鹽醬油的工藝中已有較多報(bào)道。SONG 等[24]在低鈉鹽（與傳統(tǒng)發(fā)酵醬油相比鈉鹽減少43%）發(fā)酵醬油中接種畢赤酵母和球擬酵母，有效抑制了發(fā)酵原油中腐敗菌的增殖，并生成更多的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)；SINGRACHA 等[5]在鈉鹽降低33%的醬油發(fā)酵原油中接入噬鹽四聯(lián)球菌TS71、魯氏接合酵母A22 和畢赤酵母EM1Y52，對(duì)比高鹽（18%）發(fā)酵原油獲得更多揮發(fā)性化合物和更低生物胺的低鹽醬油原油?？梢?jiàn)，通過(guò)添加調(diào)控發(fā)酵食品中的主導(dǎo)功能性微生物在低鈉鹽豆類(lèi)發(fā)酵食品中具有很大的應(yīng)用前景，它不僅能提高低鈉發(fā)酵食品的安全性，還可為低鈉豆類(lèi)發(fā)酵食品提供更豐富的風(fēng)味。值得注意的是，功能性微生物的添加對(duì)低鈉發(fā)酵食品的貢獻(xiàn)并非簡(jiǎn)單的疊加，微生物之間以及微生物與環(huán)境的相互作用及其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響也是未來(lái)食品發(fā)酵工業(yè)的重點(diǎn)研究方向之一。

3.3.2 微生物防腐

微生物防腐是指通過(guò)添加能夠抑制腐敗菌和致病菌生長(zhǎng)和繁殖的微生物和微生物代謝物來(lái)實(shí)現(xiàn)食品防腐的加工方法[4]。該方法在保存低鹽發(fā)酵豆類(lèi)食品原有品質(zhì)的基礎(chǔ)上，延長(zhǎng)低鈉發(fā)酵食品的保質(zhì)期，提高食品的安全性[42]。常見(jiàn)的微生物防腐劑包括活性乳酸菌、乳酸菌細(xì)菌素和納他霉素等。有研究指出，豆類(lèi)發(fā)酵食品在發(fā)酵過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)微生物多為乳酸菌，而低鈉鹽條件有利于更多的乳酸菌快速增殖，代謝生成有機(jī)酸和抗菌活性物質(zhì)，從而防止發(fā)酵食品的腐敗[4,12]。此外，乳酸菌產(chǎn)生的雙乙酰和過(guò)氧化氫以及羅伊氏乳桿菌產(chǎn)生的3-羥基丙酮等微生物代謝物具有抗菌活性，有望成為低鈉發(fā)酵食品中潛在的微生物防腐劑[4]。

微生物防腐法由于其高效、安全和無(wú)毒等特點(diǎn)，在提高低鈉發(fā)酵食品的安全性方面具有很大的潛力。然而，微生物防腐劑的廣譜防腐能力、貯存穩(wěn)定性和抗菌活性通常低于化學(xué)防腐劑。因此，目前低鹽豆類(lèi)發(fā)酵食品加工防腐的有效策略仍是多種抗菌技術(shù)的相結(jié)合，以保證防腐效果的最優(yōu)化。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著健康意識(shí)的提高，人們?cè)絹?lái)越重視傳統(tǒng)發(fā)酵食品中高鹽帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品中高鈉鹽含量的降低成為目前食品發(fā)酵工業(yè)的熱門(mén)研究課題。由于鈉鹽在傳統(tǒng)發(fā)酵豆類(lèi)食品中具有防腐和提升產(chǎn)品風(fēng)味的重要作用，對(duì)其減鹽研究也帶來(lái)了較多的困難和挑戰(zhàn)。結(jié)合物理、化學(xué)和生物技術(shù)，目前已有能在保證傳統(tǒng)豆類(lèi)食品的安全和質(zhì)量的同時(shí)將其鈉鹽含量降低20%～50%水平的報(bào)道。這些報(bào)道中的工藝策略在實(shí)際應(yīng)用中也有一定的可行性，因此，利用好這些研究進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品的減鹽效果的最優(yōu)化也成為發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重點(diǎn)研究方向。