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一种植物蛋白复合肽盐的工艺研究

2024-04-10张康逸温青玉刘燕耿宁宁张嫚何梦影

中国调味品 2024年3期

张康逸 温青玉 刘燕 耿宁宁 张嫚 何梦影

DOI:10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.023

引文格式:张康逸,温青玉,刘燕,等.一种植物蛋白复合肽盐的工艺研究[J].中国调味品,2024,49(3):137-144.

ZHANG K Y, WEN Q Y, LIU Y, et al. Study on technology of a plant protein complex peptide salt[J].China Condiment,2024,49(3):137-144.

摘要:食盐与我们的日常生活密切相关,但如果摄入过多食盐,会导致体内钠离子积累过多,进而引发一系列的疾病。该研究在以谷朊粉为原料制得咸味肽的基础上,以感官评分、色差值、水分、乳化性和乳化稳定性为指标,对氯化钾、酵母提取物和柠檬粉的添加量进行单因素试验,并利用响应面试验优化肽盐的配方。结果表明,在氯化钾为0.4 g、酵母提取物为0.2 g、柠檬粉为0.3 g的条件下,复合肽盐中多肽含量为11.4 mg/g,钠离子含量为0.35 g/100 g,钾离子含量为1.181 g/100 g,且添加酵母提取物和柠檬粉掩盖了肽盐的不良气味,外观呈浅黄色;减少了生活中钠的摄入量,得到低钠、减盐不减咸的调味品。

关键词:谷朊粉;咸味肽;减盐;复合肽盐

中图分类号:TS201.21      文献标志码:A      文章编号:1000-9973(2024)03-0137-08

Study on Technology of a Plant Protein Complex Peptide Salt

ZHANG Kang-yi1,2,3, WEN Qing-yu4*, LIU Yan5, GENG Ning-ning6,

ZHANG Man7, HE Meng-ying1,2,3

(1.Research Center of Agricultural Products Processing, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou

450002, China; 2.International Joint Laboratory for Whole Grain Wheat  Products Processing in

Henan Province, Zhengzhou 450002, China; 3.Engineering Technology Research Center

of Whole Grain Fresh Food Processing in Henan Province, Zhengzhou 450002, China;

4.Food Laboratory of Zhongyuan, Luohe 462300, China; 5.Henan Institute of Product

Quality Inspection Technology, Zhengzhou 450047, China; 6.Henan Advanced

Agriculture and Future Foods Research Association, Zhengzhou 450008,

China; 7.College of Food Science and Engineering, Henan University

of Technology, Zhengzhou 450001, China)

Abstract: Salt is closely related to our daily life, but if salt intake is too much, it will lead to excessive accumulation of sodium in the body, which can lead to a series of diseases. In this study, on the basis of salty peptides prepared with gluten powder as the raw material, with sensory score, color  difference value, moisture, emulsification and emulsification stability as the indexes, single factor test is carried out on

收稿日期:2023-07-28

基金項目:河南省重大公益专项(201300110300);河南省科技攻关计划项目(222102110256);河南省农业科学院优秀青年科技基金(2022YQ30);河南省农业科学院科技创新团队项目(2023TD26)

作者简介:张康逸(1981—),男,研究员,博士,研究方向:农副产品加工。

*通信作者:温青玉(1987—),女,助理研究员,硕士,研究方向:农副产品加工。

the addition amount of potassium chloride, yeast extract and lemon powder, and response surface test is used to optimize the formula of peptide salt. The results show that under the conditions of potassium chloride of 0.4 g, yeast extract of 0.2 g and lemon powder of 0.3 g, the content of polypeptides in complex peptide salt is 11.4 mg/g, the content of sodium is 0.35 g/100 g and the content of potassium is 1.181 g/100 g. The addition of yeast extract and lemon powder covers the unpleasant smell of peptide salt, and the appearance is light yellow. The intake of sodium in life is reduced, and low-sodium, salt-reduction salty condiments are obtained.

Key words: gluten powder; salty peptides; salt reduction; complex peptide salt

“民以食为天,食以味为先。”调料是百味的基础,而酸、甜、咸、鲜、香、辛是人们在日常生活中经常食用的基础味道。在各种调料中,咸是最重要的,但如果摄入过多的钠盐,可能会引发肾脏、心血管疾病等。鹿子龙等[1]和刘国蓉等[2]在对城镇食盐进行调查的基础上,对食盐中的钠离子含量进行了分析,发现我国城市和农村居民钠摄入量为11 g/d,为WHO推荐摄入量的2.4 倍。张梅等[3]在一项关于中国慢性疾病和风险因素的调查中发现成人高血压的发生率为27.5%,且男性比女性高,农村比城市高。最近的一项调查显示,食盐摄入过多是对身体造成伤害的第一危险因素。近年来,随着国家经济的发展和国民收入的增加,消费者的饮食观念逐步趋于健康安全。大量的研究已经证明,低盐饮食有助于预防高血压,促进身心健康[4]。因此,开发一种低钠的咸味调味品十分必要。

随着人们对高盐饮食危害认识的提高,制备具有良好风味的低盐食品成为研究热点。张杰等[5]总结了国内外在减盐措施方面的研究成果,其中一项为利用食盐替代物达到“减盐不减咸”的目的。由于该方法既保证了食品的滋味又不影响身体健康,十分受消费者的欢迎。市面上常见的盐替代品包括咸味肽、咸味增强肽、风味改良剂等。张雅玮等[6]说明了咸味肽被认为是降低盐摄入量的理想替代品,特别是针对需要低盐饮食的特定人群。秦鹏等[7]以豆粕为原料制作了具有氨基酸补充功能的肽盐,通过试验确定了氨基酸、美拉德肽、甘草粉、决明子、柠檬粉和葛根粉的最佳添加量,结果表明在不降低咸味的基础上可以减少食盐的使用量,达到减盐低钠的目的。梅露等[8]以大豆粕制备的美拉德风味肽为主要原料,以花青素、低聚果糖、蒜粉、花椒粉和生姜粉为辅料,研制出一种专为老年人设计的低钠复合肽盐。经试验优选,获得了对高血压、心血管疾病、冠心病有较好降低作用的低钠型复合肽盐。

本文主要以谷朊粉制备的咸味肽为基础,通过控制氯化钾、酵母提取物、柠檬粉的添加量来确定肽盐的最佳配方。通过添加氯化钾使肽盐的咸度达到最佳。酵母提取物具有显著的增鲜、增咸、去除苦味、掩盖异味的作用,它是在产品降钠后补充鲜味、提高风味的重要材料[9]。通过添加酵母提取物可以增加肽盐的咸鲜,掩盖肽盐部分异味;柠檬粉具有一定的酸味和清香,可以为肽盐增添新鲜、爽口的口感。这种口感的提升可以使肽盐更加适用于调味,提高食品的美味程度。柠檬粉中还含有多种营养成分,如维生素C、类黄酮,这些成分可以为肽盐提供额外的营养价值。

1  材料和方法

1.1  原材料与试剂

谷朊粉:京山捷宇商贸有限公司;食用盐:河南省盐业集团有限公司;柠檬粉:宝鸡旭煌生物技术有限公司;风味蛋白酶:诺维信(中国)生物技术有限公司;L-精氨酸:河南万邦化工科技有限公司;食品级酵母提取物:广西一品鲜生物科技有限公司;氯化钾(食品级):寿光市鼎昊经贸有限公司;金龙鱼大豆油:中粮集团有限公司。

1.2  仪器与设备

TAS-990原子吸收分光光度计  北京普析通用仪器有限责任公司;JY99-Ⅱ DN超声波细胞粉碎机  宁波新芝生物科技股份有限公司;SN-RE-201D旋转蒸发仪  上海尚仪仪器设备有限公司;SH220F石墨消解仪  海能未来技术集团股份有限公司;BSM-120.4电子分析天平  上海卓精电子科技有限公司;P919破壁机  杭州九阳生活电器有限公司;标准筛网(100目)  安平县九峰金属丝网制造有限公司;HH-2恒温加热磁力搅拌器  天津力辰科技有限公司;MK-40A冷冻离心机  湖南迈克尔实验仪器有限公司;SY-1230恒温水浴槽  南北科仪(北京)科技有限公司;HY-210快速混匀器  杭州析牛科技有限公司;CS-580色差仪  东莞市荣东色彩科技有限公司;RA-130手持式折射仪  青島市平山技研国际贸易有限公司;FD-1A-50真空冷冻干燥机  北京博医康实验仪器有限公司。

1.3  试验方法

1.3.1  咸味肽的制备

参考温青玉等[10]的制备方法。

1.3.2  肽盐配比的单因素试验

在肽盐配比的单因素试验中,选择一定量的咸味肽,以2.0 g为例,再分别以氯化钾添加量(0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 g)、酵母提取物添加量(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 g)、柠檬粉添加量(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 g)为单因素,以感官评分、色差值、水分、乳化性和乳化稳定性为评价指标,确定最佳添加量。

1.3.3  最佳配方的响应面试验

用Box-Behnken试验设计进一步优化单因素的取值和交互作用对响应值的影响,根据单因素试验的结果,以氯化钾添加量、酵母提取物添加量、柠檬粉添加量为自变量,以感官评分为响应值,探究低钠肽盐的最优工艺参数。

1.3.4  测定指标

1.3.4.1  感官评价方法

参考调味盐和其他食品的感官评价方法及指导原则[11-12],制定低钠肽盐的感官评分标准,见表1。将调配好的低钠肽盐溶于超纯水中,在60 ℃下水浴加热10 min后,对其进行感官评价。挑选7位经感官培训的人员组成感官评定小组,采用100分制评分法,分别以低钠肽盐的外观、气味、滋味和色泽为指标进行感官评分,取平均值作为最终分数[13]。

1.3.4.2  咸度的测定

参考李微等[14]测定咸味的方法并稍作修改,由7位经专业培训的感官评价小组成员对加精氨酸前的咸味肽和加精氨酸后的咸味肽进行咸度分析。将浓度为1%的食盐和浓度为3%的咸味肽样品进行浓度梯度稀释,对比二者咸度相同的浓度,此时咸味肽的咸味就等于食盐的咸味。感官评价人员于室温下进行评定,评价时每个样品都要在口中停留5 s,然后用純水进行漱口,再评价下一个样品,期间要停留1 min。

1.3.4.3  颜色的测定

使用色差仪分别测定不同添加量的氯化钾、酵母提取物和柠檬粉对肽盐的色差。首先将色差仪进行黑白校正,然后将粉末放入并全部覆盖测试孔,按下测试按钮,记录色差值,每个样品测定3次,取平均值[15]。

1.3.4.4  水分的测定

取洁净的铝盒放入105 ℃干燥箱中烘干至恒重,冷却后称量,记录质量m1,称取2.0 g肽盐放入铝盒中,记录质量m2,称量后放入105 ℃干燥箱中干燥2 h,取出后冷却称量,记录质量m3[16]。 水分含量计算公式见式(1):

水分含量(%)=m2-m3m2-m1×100%。(1)

1.3.4.5  乳化性及乳化稳定性的测定

称取0.6 g肽盐溶于10 mL水中配制成溶液,取10 mL溶液与10 mL大豆油混合,记录总体积V0。混合后的溶液用超声细胞粉碎机进行乳化,乳化5 min后,放入离心机中以4 000 r/min离心10 min,记录离心后乳化层的体积V1。记录体积后,放入80 ℃的水浴锅中保持15 min,取出后冷却至室温,再次以4 000 r/min离心10 min,取出,记录此时乳化层的体积V2[17]。乳化性及乳化稳定性计算公式见式(2)和式(3):

乳化性(%)=V1V0×100%。(2)

乳化稳定性(%)=V2V1×100%。(3)

1.3.4.6  多肽含量的测定

称取0.5 g肽盐,记为M,溶于10 mL水中制成溶液。称取0.5 mL肽盐溶液,记为V,与0.5 mL 10%的三氯乙酸在快速混匀器上混匀,混匀后静置30 min,放入离心机中以4 000 r/min离心10 min后取上清液,将上清液转移到10 mL容量瓶中,再用5%的三氯乙酸溶液定容。取定容后的溶液3 mL,并加入2 mL双缩脲试剂,在快速混匀器上混匀后静置30 min,再以4 000 r/min离心10 min,取上清液在540 nm处测定吸光度,对照标准曲线即可求得多肽浓度,记为C[18]。肽盐的多肽含量计算公式见式(4):

多肽含量(mg/g)=C(mg/mL)×V(mL)M(g)。(4)

1.3.4.7  钠、钾离子的测定

采用黄振波等[19]的方法,称取0.5 g肽盐放入消化管内,加入10 mL混合酸,静置1 h后于石墨消解仪上进行消解,先以120 ℃消解30 min,再以180 ℃消解2 h,消解完成后,取出消解管冷却后,将溶液倒入50 mL容量瓶中用纯水定容,再取1 mL,加水99 mL稀释100倍,同时做空白溶液。将原子吸收调整至测定元素的最佳状态,在766.5 nm处测定钾离子,在589.0 nm处测定钠离子[20]。先测定钠、钾的标准曲线,再测定样品溶液的吸光度值。肽盐的钠、钾含量计算公式见式(5):

被测元素含量(mg/100 g)=(ρ-ρ0)×V×f×100m×1 000。(5)

式中:ρ为测定液中元素的质量浓度,mg/L;ρ0为空白试液中元素的质量浓度,mg/L;V为样液体积,mL;f为样液稀释倍数;m为试样质量,g;100,1 000为换算系数。

1.4  数据分析软件

数据处理和分析使用软件SPSS 27.0,计算平均值、标准偏差及进行显著性分析;数据绘图采用Origin 2021,并利用Design-Expert 13软件对响应面试验数据进行回归拟合。每组试验至少重复3次。

2  结果与讨论

2.1  肽盐的分析与结果

2.1.1  咸度结果分析

经过梯度稀释,进行感官评价分析咸度后得出结果见表2。

由表2可知,对美拉德反应前的咸度与美拉德反应后的咸度进行比较发现,进行美拉德反应后的咸度明显上升。因此,对咸味肽进行美拉德反应来增加咸味肽的咸度很有必要。

2.1.2  肽盐的色差结果分析

植物蛋白肽盐颜色变化见表3。

由表3可知,随着氯化钾和酵母提取物添加量的增加,肽盐的整体颜色没有显著性差异,可能是因为氯化钾和酵母提取物本身颜色不重,而且添加量也比较少,所以对肽盐的整体颜色没有影响。但随着柠檬粉添加量的增加,L*值、a*值和b*值都逐渐增加,最高可达到56.96,1.45,13.96。这可能是因为柠檬粉本身颜色偏黄,使得肽盐的颜色随着柠檬粉添加量的增加而逐渐加深。柠檬粉还具有一定的保健功能,可以增强人体的免疫力,促进消化等。因此,选择添加柠檬粉0.3 g,既使肽盐颜色达到最佳,又能增加保健功能。

2.1.3  肽盐的感官评价结果分析

由图1可知,随着氯化钾添加量的增加,肽盐的感官评分呈逐渐升高趋势,氯化钾添加量超过0.4 g后,肽盐的感官评分逐渐降低。不同氯化钾添加量下肽盐的感官评分具有显著性差异。当氯化钾添加量为0.4 g时,肽盐的感官评分达到最高,为81.75分。这可能是因为添加0.4 g的氯化钾会使肽盐整体风味得到提升,但当氯化钾添加量超过0.4 g后,氯化钾的苦涩金属味会逐渐增加,影响肽盐的口感,使肽盐整体的风味随之下降。所以,根据感官评分的结果,氯化钾添加量选择0.4 g。

由图2可知,随着酵母提取物添加量的增加,肽盐的感官评分呈逐渐升高趋势,酵母提取物添加量超过0.2 g后,肽盐的感官评分逐渐降低。不同酵母提取物添加量下肽盐的感官评分有显著性差异。当酵母提取物添加量为0.2 g时,肽盐的整体感官评分达到最高,为91.25分。这可能是因为酵母提取物富含氨基酸和多肽等物质,添加0.2 g的酵母提取物可以掩盖氯化钾产生的少量苦涩味以及中和咸味肽的异味,从而使肽盐的整体风味达到最好,但当酵母提取物添加量超过0.2 g后,酵母提取物自身的味道加重,掩盖了肽盐的独特风味,从而导致感官评分下降。所以,根据感官评分的结果,酵母提取物添加量选择0.2 g。

由图3可知,随着柠檬粉添加量的增加,肽盐的感官评分呈现显著性差异,且肽盐的感官评分呈逐渐升高趋势,柠檬粉添加量超过0.3 g后,感官评分逐渐下降。当柠檬粉添加量为0.3 g时,肽盐的整体感官评分达到最高,为93.25分。这可能是因为添加0.3 g的柠檬粉会使肽盐整体口感清爽,又可以适当地掩盖一些咸味肽酶解时的异味,使肽盐的整体风味更丰富。但柠檬粉添加量在0.3 g以上会使柠檬粉的味道加重,使肽盐的整体味道不协调,感官评分随之下降。所以,根据感官评分的结果,柠檬粉添加量选择0.3 g。

2.1.4  肽盐的水分含量结果分析

由表4可知,随着氯化钾、酵母提取物和柠檬粉添加量的增加,水分含量并无显著性差异。添加氯化钾时水分含量最大,为8.12%,添加酵母提取物时水分含量最大为8.57%,添加柠檬粉时水分含量最大为7.63%。均在13%以下,与《复合调味料》[21]中固体复合调味料的水分含量要求相符。所以,在选择单因素添加量时可依据其他指标选择合适的添加范围。

2.1.5  肽盐的乳化性及乳化稳定性结果分析

由图4可知,随着氯化钾添加量的增加,肽盐的乳化性和乳化稳定性均升高,氯化钾添加量超过0.4 g后,肽盐的乳化性和乳化稳定性均呈逐渐降低的趋势。综合来看,不同氯化钾添加量下肽盐的乳化性和乳化稳定性均存在显著性差异。在添加0.4 g氯化钾时乳化性和乳化稳定性均最高,分别达到58.35%和47.75%,这是因为0.4 g氯化钾可以提高蛋白质与水相之间的界面活性,从而增强其乳化能力;还可以在蛋白质颗粒表面形成较强的静电屏障,防止颗粒沉降和聚集,增加其乳化稳定性。氯化钾添加量超过0.4 g后会破坏蛋白质分子间的电荷平衡,导致乳化性能下降;也容易导致蛋白质发生凝聚现象,从而降低其乳化稳定性。因此,选择氯化钾的最佳添加量为0.4 g。

由图5可知,随著酵母提取物添加量的增加,乳化性和乳化稳定性均呈逐渐升高趋势,酵母提取物添加量从0.1 g上升到0.5 g时,乳化性和乳化稳定性分别从51.23%和45.06%上升到59.01%和49.06%,且肽盐的乳化性和乳化稳定性呈现显著性差异。可能是因为多肽的分子质量小于蛋白的分子质量,更容易进入到水油界面,可以增加乳化性和乳化稳定性,而酵母提取物由氨基酸、多肽和核苷酸等组成,所以添加酵母提取物会引起乳化性和乳化稳定性的变化。综合感官评价结果,添加0.5 g的酵母提取物会影响肽盐的风味,因此,选择酵母提取物的最佳添加量为0.2 g。

由图6可知,不同柠檬粉添加量对肽盐的乳化性和乳化稳定性没有显著影响。乳化性在50.84%上下浮动,乳化稳定性在44.84%上下浮动,无显著性差异。

2.1.6  肽盐的多肽含量结果分析

用5%的三氯乙酸将四肽标准溶液稀释至浓度为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2 mg/mL,向6 mL标准溶液中加入4 mL双缩脲试剂,混匀后静置30 min,用离心机以4 000 r/min离心10 min,取上清液在540 nm波长处测定吸光度值,以多肽浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,得到标准曲线Y=0.105 7X+0.006 9(R2=0.995 6)。

测定的肽盐吸光度为0.128,代入式(4)算出多肽含量为1.14 mg/g。

2.1.7  肽盐的钠、钾离子含量结果分析

通过式(5)计算肽盐中钠离子的含量为0.35 mg/100 g;钾离子的含量为1.181 mg/100 g。肽盐中钠离子的含量远低于普通精制盐的含量,而添加氯化钾和酵母提取物不仅能够降低肽盐中钠的含量,而且能够增加钾的含量。钾可以调节细胞内的渗透压,促进细胞内的酸碱平衡以及糖、蛋白质的代谢。降低钠的摄入可以降低患胃癌、左心室肥大、充血性心力衰竭及骨质疏松症的风险。

2.2  响应面优化试验

2.2.1  响应面试验设计

在单因素试验结果的基础上,选定氯化钾添加量(A)、酵母提取物添加量(B)、柠檬粉添加量(C)进行三因素三水平响应面试验,见表6。

通过对影响植物蛋白肽盐感官品质的3个单因素氯化钾添加量、酵母提取物添加量、柠檬粉添加量设计三因素三水平共17个试验点的响应面分析试验,结果见表7。选出3个因素的最佳配方。

2.2.2  模型建立及显著性分析

运用Design-Expert 13软件对植物蛋白肽盐感官评分试验结果进行回归分析,感官评价(Y)与氯化钾添加量(A)、酵母提取物添加量(B)和柠檬粉添加量(C)的二次多项式回归方程为:Y=93.20-3.12A+1.13B+1.00C+1.25AB+0.500 0AC-1.50BC-7.23A2-6.23B2-4.47C2。回归模型方差分析结果见表8。

由表8可知,该回归模型的P<0.000 1,表示该模型极显著。失拟项的P=0.159 7>0.05,不显著;R2为0.985 9,RAdj2为0.967 7,说明模型的拟合度较好,该模型可以用于分析和预测肽盐的最佳配方。由P值可以看出,一次项A和二次项A2、B2、C2对肽盐感官评分的影响都极显著(P<0.01),而一次项B、C和交互项BC对肽盐感官评分的影响显著,其他均不显著(P>0.05)。综上分析,该响应面模型准确、可靠、有效,可用于肽盐最佳配方的预测。

由F值可知,3个因素对肽盐感官评分的影响顺序为A>B>C,即氯化钾添加量>酵母提取物添加量>柠檬粉添加量。

利用Design-Expert 13软件做出各因素之间交互作用对肽盐感官评分影响的等高线和响应面图,见图7~图9。

由图7~图9可知,酵母提取物添加量和柠檬粉添加量之间的交互作用显著(P<0.05),其他因素的交互作用均不显著。氯化钾添加量对植物蛋白肽盐的感官评分影响最显著,其次是酵母提取物添加量,影响最小的是柠檬粉添加量。结果表明,交互项BC的交互作用影响显著,与方差分析结果一致。

2.2.3  最优工艺条件预测及验证

利用Design-Expert 13软件对试验数据展开优化和预测,最终得到植物蛋白肽盐制备的最佳配方为氯化钾添加量0.36 g、酵母提取物添加量0.21 g、柠檬粉添加量0.31 g,该工艺条件下植物蛋白肽盐的感官评分预测值为93.60分。结合实际操作,添加氯化钾0.36 g、酵母提取物0.21 g、柠檬粉0.31 g,测得植物蛋白肽盐的感官评分为92.80分,与模型预测值较接近,说明该模型可用于植物蛋白肽盐的配方优化。

3  结论

以谷朊粉为原料制备咸味肽,通过美拉德反应后咸味肽的咸度由0.16增加到0.33,说明美拉德反应可以增加咸味肽的咸度,同时也赋予肽盐醇厚感。研究表明在氯化钾添加量0.4 g、酵母提取物添加量0.2 g、柠檬粉添加量0.3 g的配方下肽盐中多肽含量为11.4 mg/g,钠离子含量为0.35 g/100 g,钾离子含量为1.181 g/100 g,大大减少了肽盐中钠的含量,增加了钾的含量,不仅可以降低血压和心血管疾病的发病率,而且响应了减盐低钠的行动。随着国家对人们健康的日益重视,控制钠盐的摄入量,降低调味品中钠含量,减盐不减咸的肽盐势必受到人们越来越多的青睐。

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