剁椒低鹽加工技術(shù)研究進展

翟竟媛，卞筱嘉，唐 寧，榮紅衛(wèi)，程永強,*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，植物源功能食品北京市重點實驗室，北京 100083；2.中順農(nóng)業(yè)科技有限公司，北京 100043）

剁辣椒簡稱剁椒，又名壇子辣椒、剁辣子，是將新鮮辣椒去蒂、洗凈晾干、剁碎后高鹽腌制發(fā)酵制得的一種風(fēng)味發(fā)酵調(diào)味品[1]。在保留鮮食辣椒色、形、脆以及豐富的維生素C等營養(yǎng)物質(zhì)的情況下，剁椒又被賦予了鮮、香、酸等馥郁豐富的發(fā)酵風(fēng)味，是我國古代勞動人民在辣椒鮮食上做出的一種延伸[2]，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于麻辣燙、麻辣香鍋、火鍋、干鍋等多種底料的炒制中，亦可直接用于主食的佐食，以湖南、貴州、四川等地為主要產(chǎn)區(qū)和消費區(qū)。研究表明，剁辣椒在降低血脂水平，減少脂肪堆積的功能上優(yōu)于新鮮辣椒[3]。

作為辣椒最主要的加工產(chǎn)品之一，剁椒規(guī)范化程度低，尚無較為完善的獨立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或法律規(guī)范。受季節(jié)因素和產(chǎn)銷分離現(xiàn)狀的影響，目前剁椒的主流加工方式是先將鮮辣椒在產(chǎn)地用約20%的食鹽制胚密封儲存、自然發(fā)酵，再根據(jù)銷售需要運到工廠水浸脫鹽，二次發(fā)酵或不發(fā)酵后調(diào)味、包裝、滅菌得到最終產(chǎn)品[4]。脫鹽環(huán)節(jié)不但產(chǎn)生大量污水，剁椒中的部分營養(yǎng)物質(zhì)也會被脫去，使得風(fēng)味、色澤、脆度等品質(zhì)受損。脫鹽后剁椒終產(chǎn)品含鹽量主要在8%～15%之間，大部分仍存在咸味重、鈉含量高的問題。根據(jù)2022 年《中國居民膳食指南》，成年人每天攝入食鹽不超過5 g，即對于大部分現(xiàn)有剁椒產(chǎn)品，即使不攝入其他任何含鹽食品，50 g的食用量就會導(dǎo)致當(dāng)日食鹽攝入量超標(biāo)[5]。

近年來，低鹽醬菜、低鹽發(fā)酵蔬菜已經(jīng)成為風(fēng)味食品行業(yè)的一種發(fā)展趨勢。泡菜[6]、榨菜[7]等品類的低鹽加工技術(shù)已有應(yīng)用。其中，以不盲目添加防腐劑為高鹽代償?shù)牡望}技術(shù)為清潔低鹽加工技術(shù)[8]。通常，食鹽含量低于8%的為低鹽剁椒，8%～15%的為中鹽剁椒，超過15%的為高鹽剁椒。剁椒的低鹽加工技術(shù)不僅可以避免脫鹽污水的環(huán)保和能耗問題以及產(chǎn)品品質(zhì)的受損，還有利于減少居民鈉鹽攝入，其技術(shù)研究和應(yīng)用對現(xiàn)代化高品質(zhì)剁椒生產(chǎn)至關(guān)重要。

1 剁椒加工現(xiàn)狀及產(chǎn)品特點

1.1 添加食鹽對剁椒品質(zhì)的影響

鹽漬發(fā)酵是古代勞動人民保存食物的重要手段之一，高鹽的加入通過增大滲透壓使腐敗微生物和辣椒細(xì)胞脫水形變，改變酶活性，使代謝受阻，從而保持新鮮辣椒原有的營養(yǎng)成分，并抑制了腐敗菌的生長繁殖。陳夢娟等[4]發(fā)現(xiàn)鹽漬后辣椒乳酸菌數(shù)量較原料顯著降低。脆度和色澤是剁椒產(chǎn)品的重要品質(zhì)。通過抑制產(chǎn)果膠酶微生物生長可降低辣椒中果膠的分解程度，有利于保持剁椒爽脆的口感[9]。加入食鹽還可降低氧氣溶解量，從而抑制需氧微生物的繁殖和剁椒的氧化褐變程度，達到防腐護色的目的。

與泡菜相似，剁椒傳統(tǒng)自然發(fā)酵以乳酸菌厭氧發(fā)酵為主。Ye 等[2]發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌水平上，辣椒工業(yè)發(fā)酵過程中乳酸菌屬豐度在發(fā)酵的第2 周開始從0 增加到59.43%，然后在28 d后占據(jù)完全優(yōu)勢（＞99.0%）且趨于穩(wěn)定。乳酸菌相較其他菌種而言對NaCl的耐受性較高，這有利于促成乳酸菌等有益菌快速成為優(yōu)勢菌群。乳酸菌發(fā)酵可快速產(chǎn)生大量乳酸，形成高酸環(huán)境，抑制腐敗微生物生長[10]。有些乳酸菌還可產(chǎn)生抑菌因子，抑制其他腐敗菌繁殖[11-14]。

由此可以看出，高鹽主要保證了發(fā)酵早期的產(chǎn)品防腐，同時對脆度和色澤等重要產(chǎn)品品質(zhì)有一定的維護作用。低鹽技術(shù)的開發(fā)重點是對高鹽的防腐、保質(zhì)能力進行代償。

1.2 市售剁椒產(chǎn)品情況調(diào)查

由表1 可見，通過對40 種市售剁辣椒產(chǎn)品的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，剁椒終產(chǎn)品的NaCl 含量普遍在8%～15%。雖不排除有過度添加的情況，但此NaCl含量下，為了保證產(chǎn)品的保質(zhì)期和穩(wěn)定性，37 種產(chǎn)品中還添加了山梨酸鉀、苯甲酸鈉、脫氫乙酸鈉、焦亞硫酸鈉中的一種或多種防腐劑，剩余3種均添加了有抑菌效果的白酒作為輔料。由此也可以看出，高鹽添加最重要的作用是防腐。同時，有36 種剁椒產(chǎn)品添加了鮮味劑、酸味劑、甜味劑中的一種或多種進行調(diào)味，這很有可能是因為經(jīng)過了脫鹽處理，需要額外調(diào)味對剁椒風(fēng)味進行補充。此外，這40 種市售剁辣椒產(chǎn)品多存在標(biāo)簽不夠清潔的問題，不符合食品行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。

表1 40種市售剁椒的產(chǎn)地、食鹽含量及配料情況Table 1 Origin,salt content,and ingredients of 40 commercially available chopped peppers

2 低鹽加工技術(shù)與應(yīng)用

2.1 鈉鹽替代物

根據(jù)NaCl 防腐原理，可增大發(fā)酵液滲透壓的無鈉食品原料或食品添加劑均可在限定添加量內(nèi)替代或部分替代鈉鹽。氯鹽、乳酸鹽、鈣鎂鹽[15]、鉀鹽、糖、糖醇[16]、乙醇[17]部分替代NaCl 應(yīng)用于發(fā)酵蔬菜、發(fā)酵乳制品或發(fā)酵肉制品中的技術(shù)均有一定的研究，對產(chǎn)品品質(zhì)也有不同程度的影響[18]。

KCl 被譽為最安全的NaCl 替代鹽[19]。Bernabe-Ortiz 等[20]通過對2 376 名志愿者進行對比調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與食用100% 普通食鹽的對照組相比，食用有25%KCl 替代的食鹽可以使高血壓發(fā)生風(fēng)險降低51%，且研究期間未報告任何不良反應(yīng)。KCl 味咸，作為替代鹽減鈉不減咸。在防腐效果上，KCl具有與NaCl 相似的抗菌作用[21]。缺點是高溫后會產(chǎn)生苦味和金屬味，使添加量受到限制。對于部分食品，賴氨基酸或有機酸可壓制其劣味，但剁椒中KCl劣味的掩蓋或去除仍需繼續(xù)研究。其他常用氯鹽還有氯化鈣和氯化鎂，兩者均有較重的苦味和金屬味，不可做大比例替代。常用約0.1%的氯化鈣作為保脆劑添加[22]。乳酸鉀[23]、抗壞血酸鈣[24]等也可做為NaCl替代鹽，但研究應(yīng)用均少于KCl。

糖可以增大滲透壓，但在發(fā)酵食品中加入的糖容易被微生物利用消耗。相比而言，糖醇不可被微生物利用，是替代NaCl 增大滲透壓的良好選擇。孫靜等[16]從麥芽糖醇、甘露糖醇、木糖醇和山梨糖醇中篩選出較理想的食鹽替代物用于腌制咸蛋：添加1%山梨糖醇、4%木糖醇或0.5%麥芽糖醇均有較好的降鹽保質(zhì)作用，添加8%以內(nèi)的甘露糖醇無法抑制咸蛋霉變，不適宜替代咸蛋用鹽。但由于較為明顯的甜味不符合剁椒的滋味特征，故糖醇的替代潛力有限。

乙醇與氯化鈉的滲透作用相當(dāng)，還可提高剁椒發(fā)酵風(fēng)味。但辣椒素易溶于乙醇等有機溶劑，可能造成剁椒脫色，應(yīng)合理控制添加量，一般少量添加做補充減鹽之用[17，25]。

2.2 防腐原料

2.2.1 防腐劑

添加化學(xué)防腐劑是目前產(chǎn)品降鹽后主要的防腐手段。剁辣椒沒有自己獨有的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)可遵循，其分類歸屬也不清晰，實際生產(chǎn)中，企業(yè)多遵循醬腌菜的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2714—2015[26]，所以山梨酸鉀、苯甲酸鈉、脫氫乙酸鈉、焦亞硫酸鈉為現(xiàn)有市售剁椒的常用防腐劑。除此之外，乙二胺四乙酸二鈉[27]作為剁椒防腐劑也有研究。生物防腐也是低鹽加工技術(shù)的有效手段。

2.2.2 調(diào)味食材

依照部分消費者口味，有些剁椒產(chǎn)品會在制作過程中加入姜、蒜等調(diào)味輔料，不僅增加了特有風(fēng)味，其中的姜黃素、大蒜素等功能成分還有抑菌防腐和抗氧化之功效[28-29]。但姜、蒜等輔料不具備標(biāo)準(zhǔn)化特征，直接添加的抑菌效果不易量化，一般作為補充減鹽手段。

2.2.3 藥食同源食品原料

中醫(yī)藥是中華民族幾千年來實踐總結(jié)得到的瑰寶，對中華民族幾千年來的繁育和文明有著深遠(yuǎn)貢獻，其中藥食同源食品原料既有藥理作用，又可做食品日常食用。在“健康中國”國家戰(zhàn)略大背景下，其研究和應(yīng)用迎來了蓬勃發(fā)展。金銀花、黃芪、大青葉[30]、甘草[31]等均被證明有抑菌作用，作為輔料添加入剁椒中是一種十分可行的研究思路。但中藥的成分復(fù)雜，有效物質(zhì)尚未得到充分研究，其提取和添加仍具有難度。且整株添加需要考慮味道的適配性等問題?？傮w而言，可標(biāo)準(zhǔn)化的藥食同源食品原料或其提取物的引入是剁椒低鹽加工中有極大潛力的技術(shù)研究方向。

與藥食同源食品原料相似，一些抑菌作用良好的可食用植物精油也可補充減鹽后的抑菌功能[32]。方猛等[33]將迷迭香精油應(yīng)用于低鹽豆瓣醬的加工中，除具有一定的抗氧化和抑菌活性外，還可補充調(diào)和減鹽后產(chǎn)品的滋味。

2.2.4 有機酸

酸性環(huán)境不利于腐敗菌繁殖。直接添加乳酸等有機酸既有利于減少發(fā)酵初期腐敗菌的數(shù)量，降低產(chǎn)品腐敗風(fēng)險，又可以延緩低鹽發(fā)酵蔬菜脆度的下降，保證低鹽產(chǎn)品品質(zhì)[34]。據(jù)研究在醬腌菜的生產(chǎn)中，1%食鹽與0.13%醋酸的防腐效果相當(dāng)[17]。但在增酸減鹽時應(yīng)保證產(chǎn)品感官品質(zhì)在適宜范圍內(nèi)。

2.3 原料選擇與處理

剁椒發(fā)酵初期，辣椒細(xì)胞仍有呼吸作用，直至其被高鹽逐漸滲透殺死，這個過程會消耗營養(yǎng)物質(zhì)，降低產(chǎn)品脆度。不同發(fā)酵溫度、不同食鹽添加量的剁椒發(fā)酵初期，線椒的呼吸強度弱于朝天椒，更適應(yīng)低鹽加工[35]。適當(dāng)成熟度的新鮮辣椒營養(yǎng)物質(zhì)豐富、硬度高，有利于剁椒風(fēng)味形成和脆度保持[36]。辣椒采摘后立即預(yù)冷處理降低田間熱或初期低溫發(fā)酵也有利于降低呼吸強度。

加工過程中，采用二氧化氯[37]、臭氧、電解水、高壓二氧化碳、漂燙、紫外線、脈沖光、電離輻射、高靜水壓力、冷等離子體和高強度超聲波等[38]對原料預(yù)處理或在分段式發(fā)酵過程中減菌處理，可以降低產(chǎn)品腐敗風(fēng)險，減緩脆度、色澤等產(chǎn)品品質(zhì)的劣變速度[39]。

剁椒有絞碎成片和切碎成段兩種處理方式，碎度直接影響發(fā)酵進程。絞碎機械損傷較多、接觸面積較大，辣椒呼吸作用更強，食鹽滲透速率、微生物生長速率也受影響[35]。

2.4 發(fā)酵條件控制

通過控制發(fā)酵參數(shù)，可以調(diào)控發(fā)酵結(jié)果。相對傳統(tǒng)自然發(fā)酵，接種發(fā)酵更加可控，能快速降低pH，縮短發(fā)酵進程，從而降低腐敗和品質(zhì)劣變風(fēng)險。其缺點是風(fēng)味單一。多菌種發(fā)酵[40]、篩選產(chǎn)香性能良好的菌種[41]、自然發(fā)酵與接種發(fā)酵結(jié)合的分段式發(fā)酵、鹵水代替純種發(fā)酵劑等是目前針對這一問題的主要解決手段[42-43]?；仡櫵崮獭⒓t酒等工業(yè)生產(chǎn)較為成熟的發(fā)酵產(chǎn)品不難發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)菌種是保證產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵。Xu等[44]通過對食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的剁椒中的微生物和關(guān)鍵香味成分進行相關(guān)性分析，認(rèn)為絲孢畢赤酵母屬（Hyphopichia）對剁椒風(fēng)味形成影響最大，其參與了11 種關(guān)鍵香氣成分的形成。羅森伯氏菌屬（Rosenbergiella）和葡萄球菌屬（Staphylococcus）作為優(yōu)勢菌屬，最有可能在剁椒風(fēng)味形成上起重要作用。未來菌種篩選的相關(guān)研究可以適當(dāng)把目光多放在真菌領(lǐng)域。同時，剁椒中發(fā)現(xiàn)的多種萜烯類關(guān)鍵香氣成分，如芳樟醇、橙花醇等可以互相轉(zhuǎn)化，這說明一定的發(fā)酵和儲藏時間可能有利于風(fēng)味多樣性的形成，低溫發(fā)酵技術(shù)可以延緩發(fā)酵進程，加長發(fā)酵周期，有可能促進接種發(fā)酵剁椒風(fēng)味的優(yōu)化[45]。

溫度、壓力也是改變菌群特征的重要因素。徐良華等[46]通過3～10 ℃的低溫發(fā)酵實現(xiàn)了酸菜的低鹽生產(chǎn)。文新昱[47]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腌制壓力由3 000 Pa上升至15 000 Pa后，剁椒中乳酸菌數(shù)量顯著增多，其他細(xì)菌總數(shù)顯著減少。不過在實際應(yīng)用中還應(yīng)考慮成本等問題。

容器對發(fā)酵風(fēng)味也有影響，在產(chǎn)品調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，“壇香”是剁椒產(chǎn)品的一大賣點，但相關(guān)研究較少，陶壇對風(fēng)味的影響尚未形成明確結(jié)論[48]。

2.5 環(huán)保脫鹽或副產(chǎn)物再利用技術(shù)

除了直接減鹽外，環(huán)保的脫鹽技術(shù)和鹵水再利用也是解決傳統(tǒng)水浸脫鹽技術(shù)不環(huán)保、不經(jīng)濟等問題的有效方法。日本專利（專利號：JPS5542505A）采用了離子交換法將泡菜液中的鹽選擇性去除[49]。膜技術(shù)是高鹽廢水最常用的處理技術(shù)，且相對熱脫鹽、化學(xué)沉淀、電化學(xué)氧化等高鹽污水處理手段更加經(jīng)濟節(jié)能，但對有機物、氮、磷的回收效率較差[50]。結(jié)合生物技術(shù)可有效利用廢水中的有機物，如通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷[51]。

剁椒發(fā)酵液中含有豐富的有機酸、氨基酸和風(fēng)味物質(zhì)。易思兵[52]用剁椒發(fā)酵鹵水代替食鹽發(fā)酵豆瓣醬，實現(xiàn)了鹽水的直接利用。唐鑫[53]將剁椒發(fā)酵鹵水濃縮調(diào)味后制成了香氣濃郁的腌制菜調(diào)香料。鹵水再利用不但解決了高鹽、污水處理等問題，還最大程度地對副產(chǎn)物進行了有效利用。

2.6 柵欄技術(shù)

在實際應(yīng)用中，往往通過一種以上的防腐、保質(zhì)、增香技術(shù)共同保證低鹽剁椒的品質(zhì)和安全性，從而達到1+1＞2 的效果。危害分析與關(guān)鍵控制點（HACCP）體系的建立和重要環(huán)節(jié)的研究對實際工業(yè)生產(chǎn)有重要作用[54]。表2 是我國與低鹽發(fā)酵蔬菜加工技術(shù)有關(guān)的20 個專利的技術(shù)使用情況，其中1 個專利是低鹽剁椒加工設(shè)備的應(yīng)用，其他19 個專利的低鹽加工工藝均應(yīng)用了柵欄技術(shù)。

表2 我國20個低鹽發(fā)酵蔬菜相關(guān)專利及其技術(shù)情況Table 2 20 patents and technology of low-salt fermented vegetables in China

3 小結(jié)與展望

剁椒是重要的辣椒加工產(chǎn)品，其低鹽加工技術(shù)既可以避免污水處理問題，也有助于降低居民的鈉鹽攝入，是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科學(xué)研究的重要方向。低鹽加工技術(shù)主要需要補償所減食鹽在剁椒生產(chǎn)中防腐和保質(zhì)的作用。低鈉鹽開發(fā)、接種發(fā)酵工藝優(yōu)化和添加有抑菌活性的輔料是目前為止最主要的研究內(nèi)容和應(yīng)用手段。另外，高鹽鹵水的有效利用或環(huán)保處理手段研發(fā)也是可行的思路。在理論研究上，剁椒發(fā)酵過程較為復(fù)雜，相關(guān)研究以菌群和揮發(fā)性風(fēng)味成分的表征為主要內(nèi)容。結(jié)果相對偏向現(xiàn)象層面，且數(shù)量較少，不足以形成統(tǒng)一的階段性結(jié)論。

剁椒的生產(chǎn)和儲存周期較長，未來剁椒低鹽加工技術(shù)可以著重組建并依托“產(chǎn)-學(xué)-研”一體化的研究和應(yīng)用模式。充分發(fā)揮不同研究形式的優(yōu)勢，以豐富扎實的科研結(jié)果指導(dǎo)行業(yè)發(fā)展，促進形成規(guī)范完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時以行業(yè)發(fā)展需求督促和引領(lǐng)科研發(fā)展方向。具體而言，在理論研究上可以重點對剁椒接種發(fā)酵過程進行進一步的探索和解析。如菌群研究中腐敗菌的研究幾乎空白，相關(guān)內(nèi)容的研究與深入有助于更加精準(zhǔn)、有針對性地優(yōu)化低鹽加工技術(shù)。揮發(fā)性風(fēng)味成分表征已有研究但所涉及剁椒樣品種類較少，增加試驗樣品的多樣性有助于總結(jié)剁椒中普遍存在的關(guān)鍵香氣成分，從而進一步表征剁椒發(fā)酵過程，促進低鹽剁椒品質(zhì)提升。在應(yīng)用研究上，重點優(yōu)化已有低鹽技術(shù)的缺陷，如KCl 苦味的去除或掩蓋，環(huán)保脫鹽技術(shù)成本的降低，性能更加優(yōu)良的發(fā)酵菌種的篩選和改造，其他優(yōu)良鈉鹽替代原料的探索與開發(fā)等。同時，產(chǎn)業(yè)方面關(guān)注柵欄技術(shù)優(yōu)化、長周期生產(chǎn)儲存過程中的問題發(fā)現(xiàn)與低鹽加工技術(shù)驗證。