傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品低鹽化的研究進展

范智義，鄧維琴，李恒,2*，張其圣,2

(1.四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設計院，成都 611130；2.四川東坡中國泡菜產(chǎn)業(yè)技術研究院，四川 眉山 620000)

醬油、黃豆醬、面醬、豆瓣醬、腐乳等傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品，在東亞和東南亞地區(qū)有著悠久的歷史和多樣的種類，廣泛應用于佐餐與調(diào)味。傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品主要利用黃豆、面粉等富含蛋白質和淀粉的原料，經(jīng)多種微生物自然接種發(fā)酵制成。雖然風味和形態(tài)各異，但傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品的制作大多包括霉菌制曲(坯子)和加鹽水發(fā)酵等基本的工藝步驟，見圖1。

圖1 傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品制作的一般工藝Fig.1 The general production technology of traditional fermented condiments

在微生物的作用下，原料中的蛋白質和淀粉被水解為小分子的多肽、氨基酸和糖[1]，同時產(chǎn)生維生素和多種風味物質[2]。與原料相比，發(fā)酵調(diào)味品中的營養(yǎng)物質更易被人體吸收，并具有獨特的風味。近年來的研究表明，許多發(fā)酵調(diào)味品還具有抗氧化、抗癌、降血壓等保健作用[3-5]。然而，傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品的含鹽量普遍較高，食鹽質量分數(shù)多在10%以上，有的甚至超過了25%(見表1)。過量的食鹽(鈉)攝入是高血壓、糖尿病等疾病的重要危險因素[6,7]。隨著人們健康意識的增強，降低傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品的食鹽含量，生產(chǎn)低鹽甚至無鹽的發(fā)酵調(diào)味品受到了人們的廣泛關注。本文總結和歸納了食鹽在傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品制作過程中的作用、發(fā)酵調(diào)味品低鹽化的各種方法及品質控制措施，旨在為國內(nèi)傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品的低鹽化提供借鑒和指導。

表1 傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品的食鹽含量Table 1 The salt content of traditional fermented condiments

1 食鹽在傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品釀造過程中的作用

幾乎所有的傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品在發(fā)酵階段均需要不同程度地添加食鹽，添加食鹽在傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品制作過程中具有十分重要的意義，食鹽的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，防腐抑菌作用。食鹽作為一種古老的食品防腐劑，廣泛應用于各種食品的保藏，食鹽的防腐效果主要源于其降低水分活度(water activity，Aw)、提高滲透壓的作用。例如，沙門氏菌在30 ℃可耐受的最低水分活度為0.94～0.95(相當于8.7%的食鹽含量)[15]；大腸桿菌生長的最低水分活度為0.95(相當于8%的食鹽含量)[16]，因此，傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品生產(chǎn)中，通過添加食鹽可顯著抑制產(chǎn)品發(fā)酵和儲存中有害微生物的生長。此外，氯離子對微生物的毒性、氯化鈉對氧氣的清除、微生物對二氧化碳敏感性的提高以及高滲環(huán)境對蛋白酶活性的抑制也被認為是食鹽抑制有害微生物的可能機制[17]。食鹽還可通過抑制某些微生物的生長，抑制生物胺等內(nèi)源性危害物質的生成[18]。食鹽作為一種有效和廉價的防腐劑，對產(chǎn)品品質和安全性尤為重要，是其在傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品釀造過程中最基本的功能。

第二，篩選有益微生物。研究表明，許多在發(fā)酵過程中起作用的關鍵微生物都具有一定的耐鹽和嗜鹽性，見表2。例如，嗜鹽四聯(lián)球菌(Tetragenococcushalophilus)最高能夠耐受26%的高鹽環(huán)境[19]，在發(fā)酵過程中，這種乳酸菌能夠產(chǎn)生乳酸與醋酸，降低發(fā)酵體系的pH，為后續(xù)的酵母發(fā)酵創(chuàng)造條件[20]；魯氏接合酵母(Zygosaccharomycesrouxii)在pH 4～5，18%的食鹽環(huán)境中依然能旺盛生長[21]，它利用發(fā)酵體系中的葡萄糖生成酒精，以及利用氨基酸生成各種高級醇等發(fā)酵調(diào)味品中關鍵的風味物質；易變圓酵母(Torulopsisversatilis)能夠耐受含有5 mol/L(25%以上)食鹽的培養(yǎng)環(huán)境[22]，它通過代謝產(chǎn)生4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-乙基苯酚等揮發(fā)性酚類化合物，是醬油特征性風味形成的關鍵微生物之一。而在低鹽的發(fā)酵環(huán)境中，由于微生物種類多，嗜鹽菌往往不占優(yōu)勢。Cui等對黃豆醬的研究表明，高鹽環(huán)境(食鹽含量16%～19%)中嗜鹽乳酸菌為黃豆醬中的主導乳酸菌，而當食鹽含量降至12%時，優(yōu)勢乳酸菌即變?yōu)榉鞘塞}的類群。因此，食鹽的添加起到了篩選有益微生物的作用，對發(fā)酵調(diào)味品風味的形成至關重要。

表2 有助于傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品風味形成的的嗜鹽與耐鹽微生物Table 2 Halotolerant and halophilic microorganisms that contribute to the flavor formation of traditional fermented condiments

第三，抑制水解酶活性。發(fā)酵醬和醬油中的鹽不僅會對發(fā)酵過程中微生物的活動產(chǎn)生抑制，還會抑制制曲階段產(chǎn)生的各種酶的活性。隨著發(fā)酵醪中鹽含量的上升，米曲霉等分泌的胞外酶活性和穩(wěn)定性均顯著下降。在18%以上的高鹽環(huán)境中，即使耐鹽的蛋白酶系也僅能保持不到一半的活性[23,24]。而對成曲中蛋白酶、淀粉酶活性的比較研究則表明，食鹽對蛋白酶活性的抑制程度高于淀粉酶，Su等[25]研究發(fā)現(xiàn)，在食鹽含量為18%的反應體系中，醬油曲中的淀粉酶活性為無鹽條件下的70%，而蛋白酶活性僅為無鹽條件下的3%。陶興無[26]對不同食鹽含量的醬油發(fā)酵過程的研究也表明，食鹽含量為18%時淀粉酶的活性為原成曲的48%，而蛋白酶活性僅為原成曲的2%。在粗放的傳統(tǒng)工藝條件下，鹽對各種水解酶活性的抑制使整個發(fā)酵在可控的條件下適度地進行，這對發(fā)酵調(diào)味品風味與體態(tài)的形成以及豆豉、豆瓣醬、腐乳等產(chǎn)品形態(tài)的完整緊實至關重要。

此外，食鹽還為產(chǎn)品提供了不可缺少的咸味，這是發(fā)酵醬及醬油作為調(diào)味品所需具備的基本特征。Kuramitsu等[31]報道稱，醬油的感官品質取決于其咸味與鮮味的平衡。咸味能夠抑制苦味，增強鮮味。低鹽食品的風味相對寡淡，這對于消費者的接受產(chǎn)生了不利影響，尤其是醬油或發(fā)酵醬中咸味的缺乏，往往在一定程度上破壞產(chǎn)品整體風味的和諧，從而降低產(chǎn)品的感官品質。

綜上，食鹽在傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品風味的形成和安全品質等方面具有重要意義，單純降低發(fā)酵中所用鹽水的食鹽含量，雖然能顯著提高發(fā)酵速度，但會降低發(fā)酵和儲存中鹽對有害微生物的抑制，使發(fā)酵過程難以控制，水解過度，導致豆瓣醬、腐乳等產(chǎn)品失去完整的形態(tài)，并顯著改變產(chǎn)品的風味特征。同時，低鹽發(fā)酵調(diào)味品在生產(chǎn)、儲存和銷售中較易發(fā)生雜菌污染，增加了發(fā)酵難度和安全風險?？傮w來看，相比于高鹽產(chǎn)品，低鹽發(fā)酵調(diào)味品在發(fā)酵過程中蛋白質、脂肪等大分子分解更快，質地軟爛，成品的酸度更高，還原糖含量、pH更低，腐敗菌含量顯著增加，其生物胺等內(nèi)源性危害物的含量也有可能提高。

2 傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品低鹽化的關鍵技術手段

目前低鹽發(fā)酵調(diào)味品領域尚沒有統(tǒng)一的食鹽含量標準，因此在現(xiàn)有的研究中，只要最終產(chǎn)品的食鹽(鈉)含量相比于傳統(tǒng)工藝有明顯降低，都可以稱之為低鹽化或低鹽發(fā)酵調(diào)味品。長期以來在生產(chǎn)發(fā)酵調(diào)味品時適當降低發(fā)酵體系中的食鹽含量，是一種縮短發(fā)酵時間、提高生產(chǎn)效率的技術手段。然而，在膳食低鹽化的大背景下，最大程度地降低產(chǎn)品的食鹽含量已成為低鹽發(fā)酵調(diào)味品生產(chǎn)的最終目的。由于食鹽的重要作用，低鹽發(fā)酵調(diào)味品的制作往往需要采取一系列措施，以盡可能減輕由于食鹽含量過低引起的風味改變和品質劣化。

2.1 利用功能菌強化發(fā)酵

相較于高鹽體系，低鹽發(fā)酵體系中的微生物構成顯著改變，導致發(fā)酵調(diào)味品風味改變和安全風險增加。因此，傳統(tǒng)的自然接種無法滿足高品質低鹽發(fā)酵調(diào)味品生產(chǎn)的要求，需通過接種含有功能性微生物的發(fā)酵劑，使有益的發(fā)酵菌種快速增殖形成優(yōu)勢，促進風味物質的產(chǎn)生，并抑制有害微生物的繁殖和有害代謝產(chǎn)物的積累。接種發(fā)酵劑在低鹽發(fā)酵調(diào)味品中的應用已較為廣泛，多項研究已經(jīng)表明，接種發(fā)酵劑可顯著提高低鹽發(fā)酵調(diào)味品的感官品質。例如，Singracha等[32]在低鹽泰國醬油(食鹽含量12%)發(fā)酵階段接入嗜鹽四聯(lián)球菌(Tetragenococcushalophilus)、魯氏接合酵母(Zygosaccharomycesrouxii)和畢氏酵母(Meyerozyma(Pichia)guilliermondii)，發(fā)現(xiàn)相對于傳統(tǒng)高鹽發(fā)酵醬油(食鹽含量18%)，其生物胺含量明顯下降，揮發(fā)性風味物質相對于無接種的處理組更接近于傳統(tǒng)高鹽醬油；Devanthi等[33]利用魯氏接合酵母(Zygosaccharomycesrouxii)和嗜鹽四聯(lián)球菌(Tetragenococcushalophilus)作為發(fā)酵劑接種低鹽醬油醅(食鹽含量6%)，發(fā)現(xiàn)接種發(fā)酵劑可明顯彌補由于低鹽工藝引起的風味差異；Xie等[34]在制作低鹽腐乳醬(食鹽含量5%)時加入α-酮戊二酸并利用發(fā)酵畢赤酵母(Pichiafermentans)、奧默柯達酵母(Kodamaeaohmeri)和乳酸乳球菌(Lactococcuslactissubsp.lactis)強化發(fā)酵，產(chǎn)品與對照相比，其氨基酸態(tài)氮、鮮味氨基酸含量顯著增加，色澤也明顯優(yōu)于對照組。這些用于接種的微生物可以是發(fā)酵調(diào)味品中的原生/土著微生物(如魯氏接合酵母、嗜鹽四聯(lián)球菌等)，也可以是從其他發(fā)酵產(chǎn)品中篩選出的特色微生物。一般來說，用于接種的發(fā)酵微生物應當具備較強的水解酶活、良好的風味生成能力，同時不產(chǎn)生過量內(nèi)源性危害物，以彌補低鹽發(fā)酵體系中微生物構成變化引起的風味和品質劣變。

此外，一些研究還重點關注了發(fā)酵菌種對有害微生物生長的抑制能力。Song等[35]在醬油發(fā)酵前接入酵母菌(Torulasporadelbrueckii和Pichiaguilliermondii)，可在低鹽(食鹽含量8%)條件下顯著降低醬中腐敗菌的繁殖。在實踐中，人們也逐漸開始嘗試篩選具備抑菌能力的低鹽專用菌株。Jeon等[36]從韓國豆醬中篩選了多種具有抗菌活性的菌株，能夠顯著抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等多種不良微生物的生長，并具有較強的產(chǎn)蛋白酶、纖維素酶和淀粉酶能力，對開發(fā)食鹽含量在7%～10%的低鹽豆醬具有一定的參考價值。

2.2 使用食鹽替代物

在生產(chǎn)中利用不含鈉的物質在功能和感官上替代食鹽，也是發(fā)酵調(diào)味品降鹽的常用手段。乙醇因其殺菌作用而被用作一種常用的食鹽替代物，其不僅能抑制有害微生物的生長，其本身也可在發(fā)酵過程中參與發(fā)酵體系中風味物質的生成，從而在一定程度上改善發(fā)酵調(diào)味品的感官特性。然而，發(fā)酵過程中過量添加乙醇，會抑制發(fā)酵物料中酶的作用和有益微生物的生長。研究表明，在發(fā)酵調(diào)味品發(fā)酵過程中添加過高乙醇，會明顯減緩pH下降和蛋白質分解的速度，從而減緩發(fā)酵過程。Chiou等[37]利用乙醇部分或全部替代味噌(miso)發(fā)酵過程中添加的鹽，發(fā)現(xiàn)乙醇添加量為15%(食鹽含量0%)時，對霉菌、乳酸菌具有殺滅作用；宋小焱等[38]對低鹽醬油發(fā)酵過程的研究發(fā)現(xiàn)，相對于鹽，乙醇對蛋白酶活性的抑制作用較弱，對產(chǎn)品中氨基酸態(tài)氮的生成影響較小，但對淀粉酶的抑制作用相對較強，因此添加乙醇的低鹽醬醅中還原糖的生成明顯受到抑制，乙醇對酵母的生長也具有強烈的抑制作用。不過，通過優(yōu)化發(fā)酵過程中乙醇的添加量，或添加一定的保護劑，可在降低食鹽的同時，維持甚至提高發(fā)酵調(diào)味品的感官品質。Chiou對味噌的研究發(fā)現(xiàn)，利用乙醇代替食鹽的同時添加12.5%的糖或多元醇，能夠在抑制有害微生物活動的同時，保護發(fā)酵過程中的有益菌種及酶的活性。Chiou等[39]對日本豆醬的研究發(fā)現(xiàn)，食鹽含量為5%時，添加7.5%～15%的乙醇可能通過抑制酵母菌、乳酸菌等微生物，提高發(fā)酵體系中碳水化合物分解產(chǎn)物的積累，從而促進發(fā)酵體系色澤的形成；Ku K L等[40]研究發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)日本豆醬(食鹽含量9%)，添加7.5%乙醇的低鹽豆醬(食鹽含量5%)各類揮發(fā)性風味物質的含量顯著增加。不過，由于價格較高，添加乙醇會顯著增加發(fā)酵調(diào)味品的生產(chǎn)成本，考慮利用乙醇作為食鹽替代物生產(chǎn)低鹽發(fā)酵調(diào)味品時，應當充分權衡產(chǎn)品成本與效益。

氯化鉀是一種傳統(tǒng)的食鹽替代物，在替代食鹽方面具有很長的應用史，其價格相對便宜，且對于低鹽的健康食品來說，氯化鉀還能夠提供人體必需的鉀離子。添加氯化鉀可以在發(fā)酵階段加入醬醅中代替部分甚至全部食鹽，也可以在成品中直接添加以達到增強咸味、有利呈味的效果。陶興無將氯化鉀代替全部氯化鈉用于醬油的發(fā)酵中，研究發(fā)現(xiàn)，相對于同濃度的氯化鈉，氯化鉀對蛋白酶、淀粉酶的抑制作用相對較低，但抑菌效果相對較弱。氯化鉀的咸度大約僅為食鹽的1/3，且氯化鉀的添加往往會給產(chǎn)品帶來不愉快的纖維和苦澀味[41]，一般需要通過額外添加賴氨酸、?；撬嵋约俺饰逗塑账徇M行口味修飾。

低鹽或無鹽發(fā)酵調(diào)味品食鹽含量較低，往往缺乏必要的咸味，導致鮮味與咸味的失調(diào)，影響產(chǎn)品質量，新型咸味劑的應用在一定程度上解決了這一問題。咸味氨基酸與咸味多肽是Tada等在20世紀70年代陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的，主要包括甘氨酸甲酯和甘氨酸乙酯的鹽酸鹽、鳥氨酰?；撬猁}酸鹽、鳥氨酸-β-丙氨酸鹽酸鹽等[42,43]。與氯化鉀相比，這些新型咸味劑咸味純正，并且具備增加鮮味的功能。Kuramitsu等報道稱，用咸味多肽鳥氨酰牛磺酸鹽酸鹽和甘氨酸乙酯鹽酸鹽代替醬油中50%的鹽，能夠獲得與市售傳統(tǒng)醬油相似甚至相同的感官品質。

2.3 膜分離技術脫鹽

對于醬油等液態(tài)發(fā)酵調(diào)味品，也有一部分研究通過膜分離技術脫去傳統(tǒng)高鹽產(chǎn)品中的一部分食鹽以實現(xiàn)低鹽化的目的。膜分離是食品工業(yè)中提純與凈化的常用技術，根據(jù)分離原理可分為過濾(包括反滲透、納濾、超濾和微濾等)和滲析。由于膜分離脫鹽的過程中不可避免地伴隨著小分子或具有解離性質的風味成分的損失，因此利用膜分離技術脫鹽的關鍵在于脫除一部分鹽分的同時盡可能保留產(chǎn)品中的風味和營養(yǎng)物質。根據(jù)膜分離原理的不同，所需控制的操作參數(shù)也不同。Luo等[44]利用納米過濾技術，部分脫除普通醬油中的鹽以制備低鹽醬油，研究發(fā)現(xiàn)，利用NF270納濾膜，將稀釋的醬油經(jīng)過濃縮再滲濾的手段進行除鹽，可以在盡可能多地保留醬油中的風味和營養(yǎng)的情況下除去醬油中53%的氯化鈉，同時實現(xiàn)較低的耗水量和較短的過濾時間；張建友等[45]利用電滲析脫除醬油中的食鹽，發(fā)現(xiàn)在電壓為9 V、流速為2.4 cm/s、pH 為4.2的條件下滲析50 min，脫鹽率可達81.6%，氨基酸態(tài)氮僅損失19.4%。然而，通過膜分離的方法除鹽對物料本身粘度及不溶性物質的含量都有較高的要求，并不適用于濃稠醬類，即使是醬油也往往需要經(jīng)過沉降、離心等步驟去除不溶性物質。

2.4 其他低鹽發(fā)酵調(diào)味品的生產(chǎn)技術

除了上述3種生產(chǎn)低鹽發(fā)酵調(diào)味品的關鍵技術，生產(chǎn)實際還存在一些其他的技術手段來保證低鹽產(chǎn)品的質量。例如，醬油生產(chǎn)可使用高鹽醬油代替鹽水混入醬油曲中進行發(fā)酵，獲得固形物含量較高的醬油后再進行稀釋，在風味物質不減少的前提下實現(xiàn)降鹽[46]，這不失為生產(chǎn)低鹽醬油簡便而可靠的方法。在強化發(fā)酵方面，Hu等[47]利用發(fā)酵大米代替部分食鹽制作食鹽含量為4%的低鹽豆豉，發(fā)現(xiàn)添加發(fā)酵大米能夠顯著提高后發(fā)酵過程中的酒精和乳酸發(fā)酵程度，添加10%和15% 發(fā)酵大米的低鹽豆豉，其感官評分明顯高于市售高鹽產(chǎn)品。在抑制有害微生物活動方面，Kim等在發(fā)酵工序前采用0～15 kGy的γ射線輻照低鹽發(fā)酵黃豆醬(食鹽含量8%、6%，發(fā)酵菌種Aspergillusoryzae)，研究表明，γ射線輻照顯著抑制了低鹽發(fā)酵引起的產(chǎn)品生物胺增加，進行輻照后的低鹽發(fā)酵黃豆醬與非輻照高鹽發(fā)酵黃豆醬(食鹽含量12%)的生物胺水平相當，Nakahara等[48]將物料與成曲置于高溫高壓條件下(50～70 MPa，50～60 ℃)進行短時間發(fā)酵，可抑制有害微生物生長，獲得風味良好的無鹽味噌。在成品脫鹽方面，Watanabe等[49]通過在醬油中加入冰核活性細菌野油菜黃單胞菌(Xanthomonascampestris)使醬油在-25 ℃形成冰核，在冷凍濃縮的同時使醬油中的鹽以共結晶的形式被去除，該方法可將醬油食鹽含量降至8.6%，而對醬油的風味沒有顯著改變。

3 展望

低鹽化改造是傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品產(chǎn)品升級及現(xiàn)代化改造的重要課題之一，優(yōu)良菌種強化發(fā)酵、利用食鹽替代物及成品脫鹽作為目前發(fā)酵調(diào)味品低鹽化的主要手段，可有效彌補食鹽添加量降低引發(fā)的安全及品質問題，對生產(chǎn)風味良好且食鹽含量低的發(fā)酵調(diào)味品具有一定的參考價值。由于發(fā)酵醬類調(diào)味品的產(chǎn)品形態(tài)和成分有所差別，因此在產(chǎn)品的低鹽化研究中還需要結合具體的產(chǎn)品形式，選擇適當?shù)姆椒ā?/p>

我國各地區(qū)都有極富特色的傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品，這為低鹽化技術的應用提供了廣闊的空間。但總體來看，我國傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品的低鹽化仍處于起步階段，行業(yè)內(nèi)尚沒有低鹽發(fā)酵調(diào)味品的相關標準和統(tǒng)一認識，低鹽發(fā)酵調(diào)味品市場仍有待于進一步規(guī)范。此外，多數(shù)中小型生產(chǎn)商技術及管理水平較低，難以對產(chǎn)品的食鹽含量和發(fā)酵微生物進行精確控制，同一產(chǎn)品的不同批次鹽度差異較大，發(fā)酵品質參差不齊，不利于發(fā)酵調(diào)味品低鹽化技術的推廣和低鹽產(chǎn)品安全風險的管控。然而，近年來我國調(diào)味品市場的細分化促進了低鹽發(fā)酵調(diào)味品的快速發(fā)展，在龍頭企業(yè)的帶動下，多樣的低鹽調(diào)味產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，為消費者提供了多樣的產(chǎn)品選擇。

近年來的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國成年居民人均食鹽攝入量為9.1 g/d(2009-2012年)[50]，此數(shù)據(jù)雖較2000年顯著下降，但仍遠高于WHO所推薦的人均食鹽攝入量5 g/d以及我國居民營養(yǎng)膳食指南所規(guī)定的6 g/d的標準，因此我國食品的低鹽化仍存在較大空間。研究人員目前從各種發(fā)酵調(diào)味品中分離出了功能性多肽、溶栓酶等多種功能性成分，對高血壓、糖尿病、動脈粥樣硬化等疾病具有一定的治療作用。隨著調(diào)味品產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展和消費者健康意識的增強，傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品作為中式膳食中重要的材料，其低鹽化技術的應用必將有良好的應用前景。