氯化钾部分替代食盐对减钠虾酱中风味化合物的影响

虾酱是一种传统的发酵调味品，在中国和东南亚沿海地区广受欢迎[1]。虾酱通常以新鲜虾为原料，按一定比例添加食盐通过自然发酵制成，富含蛋白质、游离氨基酸、虾青素等营养和功能成分[2]。风味是虾酱品质的重要评价指标，其中的风味物质分为挥发性气味物质和非挥发性滋味物质两类，滋味物质主要包括游离脂肪酸、游离氨基酸、呈味核苷酸等呈味物质[3]。

传统虾酱含盐量高（25%～33%），而高盐摄入易引发健康问题[4]。目前，食品工业中常见的减盐方法有加工方式减盐、非钠盐替代等[5]。研究表明，直接减盐会使产品咸味降低、酸味增加[6]。此外，直接减盐至较低水平会给传统虾酱的发酵生产带来极大挑战。在非钠盐替代中，常用的离子包括K+、Ca2+和Mg2+等，KCl因其在分子量、咸味强度及抗菌特性上与NaCl相似，被认为是最具潜力的替代盐[7]。Nitipong等[8]比较不同比例的KCl和CaCl2替代食盐对泰国传统发酵虾酱理化指标（NaCl含量、水分活度、硫代巴比妥酸反应物值、质量损失、色泽）和抗氧化活性的影响，证实添加KCl是降低发酵虾酱中NaCl含量的较好选择，但该研究并未对虾酱的风味物质进行探究。对于中国传统虾酱来说，KCl替代的减钠技术研究鲜见报道。

传统虾酱以天然捕捞的小型海虾为原料，产量受季节、渔期限制，制约了产业的规模化发展。近年来，南美白对虾（Litopenaeus vannamei）在我国已实现大规模人工养殖，年产量超过160万 t[9]。该虾种壳薄体肥、营养丰富且具有良好的加工适应性。随着产量的持续增长，南美白对虾产业正面临“增产不增收”的发展困境。将南美白对虾用于发酵生产虾酱，可拓展其深加工途径，提升产品附加值，因此成为新型虾酱开发的重要方向。此外，本实验室前期探索了食盐添加量对恒温发酵虾酱品质的影响，发现18%食盐添加量的虾酱整体接受性最高，品质最好[4]。

本研究以南美白对虾为原料，以18% NaCl添加量为对照，分别以KCl替代3%、6%、9% NaCl进行虾酱发酵。采用高效液相色谱（high performance liquidchromatography，HPLC）法检测虾酱中的游离氨基酸与呈味核苷酸；采用气相色谱（gas chromatography，GC）法测定虾酱中的游离脂肪酸；利用气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）法分析虾酱中的挥发性风味物质，结合主成分分析（principal component analysis，PCA）、正交偏最小二乘判别分析（orthogonal partial least squares-discriminantanalysis，OPLS-DA），系统分析KCl替代量对虾酱中风味化合物的影响，以期为减盐虾酱的研发和工业化生产提供一定的技术支持和理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南美白对虾 市售；精制盐（未加碘） 湖南雪天盐业技术开发有限公司；KCl（食品级） 科伦多（江苏）食品配料有限公司。

碳酸钠、乙酸、乙酸钠、氯仿、乙醚、正己烷、甲醇、正烷烃、三氟化硼甲醇（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；2,4-二硝基氯苯（分析纯） 山东英朗化工有限公司；冰乙酸（分析纯） 天津 新技术产业园区科茂化学试剂有限公司；17种氨基酸混合标准品、十一烷酸标准品（纯度≥99%） 美国Sigma公司；腺苷酸、肌苷酸、鸟苷酸、胞苷酸、尿苷酸标准品（纯度≥99%） 上海源叶生物科技有限公司；高氯酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、乙腈、磷酸、甲醇（均为色谱纯） 上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 仪器与设备

S2-A808绞肉机 九阳股份有限公司；1 000 mL玻璃发酵罐 淄博博山盛杰玻璃制品有限公司；SPM-50智能生化培养箱 宁波江南仪器厂；FSH-2L可调高速匀浆机 常州国华电器有限公司；TGL-16MC低温 冷冻离心机 长沙湘锐离心机有限公司；LC-2010CHT HPLC仪 日本岛津公司；M220超声波破碎仪 基因 科技（上海）股份有限公司；7820A GC仪 安捷伦 科技（中国）有限公司；FlavourSpec®风味分析仪 德国G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 虾酱制作和取样

新鲜南美白对虾去头、尾，用水清洗沥干后，打浆机搅碎，添加NaCl和KCl。基于本实验室前期研究结果[4]，选取18% NaCl添加量为对照（S18-0）。参考发酵食品中KCl替代NaCl的相关文献，钾盐最大可接受替代比例为50%～60%[10-11]，因此本研究以KCl替代3%、6%、9% NaCl为减钠实验组，即15% NaCl+3% KCl （S15-3）、12% NaCl+6% KCl（S12-6）、9% NaCl+9% KCl（S9-9），替代后各组总盐含量（以氯离子计）与对照组（18% NaCl）保持一致。

将各组虾酱放入透明玻璃发酵罐（每罐800 g），每组设置3个平行，用纱布封口，置于37 ℃生化培养箱中恒温自然发酵，发酵期间每天搅拌一次。氨基酸态氮（amino acid nitrogen，AAN）是评价虾酱蛋白质水解程度的核心指标，可用于判定发酵终点。由AAN变化趋势可知，发酵5～7周各组虾酱AAN含量逐渐趋于稳定，因此确定第7周为虾酱的发酵终点。每周取样，跟踪测定样品AAN和总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量。取发酵结束的虾酱，以未发酵虾酱为空白对照（RS），测定游离氨基酸、游离脂肪酸、呈味核苷酸与挥发性风味化合物，并进行感官评定。

1.3.2 AAN含量与TVB-N含量测定

根据GB 5009.235—2016《食品安全国家标准食 品中氨基酸态氮的测定》[12]中的比色法测定AAN含量。根据GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》[13]中的半微量定氮法测定TVB-N含量。

1.3.3 虾酱感官评价

参照谢主兰等[14]的方法，由经过统一标准培训的15名（年龄在22～26岁之间，男性6名、女性9名）身体健康、味觉感知灵敏的感官评定人员按表1评价标准对虾酱进行感官评价。每次参评样品数量不超过5个；同一评价员连续评价不同组样品时，间隔不低于0.5 h；每个独立样品提供质量不少于300 g，所有样品均以随机3位数字编码并全程盲标。感官评价在独立环境中进行，每位评价员完成单个样品评价后均用清水漱口，以消除感官残留与疲劳影响。评价结束后将评分汇总进行统计分析，每个指标的评分结果均以平均值表示。

1.3.4 游离氨基酸测定

参照Toh等[15]的方法并稍作修改。称取虾酱样品0.50 g，加入5.0 mL蒸馏水，均质1 min，移至10 mL容量瓶，加水定容，超声30 min，10 173×g离心10 min。取200 µL上清液，加1.00 mL碳酸钠溶液与200 µL 3 g/100 mL 2,4-二硝基氯苯衍生剂乙腈溶液于10 mL具塞密闭玻璃管中，95 ℃水浴反应150 min。冷却后加入200 µL 10%冰乙酸，取上清液过有机膜，进行HPLC测定。HPLC条件：Waters Symmetry C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，4.6 μm）；柱温40 ℃；流动相A：乙腈；流动相B：乙酸-乙酸钠缓冲液；流速1.5 mL/min；进样量10 μL，检测波长360 nm。

1.3.5 游离脂肪酸测定

参照杨兵兵等[16]的方法。称取虾酱样品5.00 g，经15 mL氯仿-甲醇混合液（2∶1）提取、过滤，滤液加5.0 mL生理盐水，1 627×g离心20 min，弃去上层，剩余液体经氮气吹扫，再加入2.0 mL 14 g/100 mL三氟化硼甲醇溶液与25 μL 10 mg/mL十一烷酸内标液，60 ℃水浴反应30 min；冷却后加2.0 mL正己烷和2.0 mL蒸馏水，振荡静置分层，取上清液过有机膜，进行GC测定。GC条件：Agilent HP-88色谱柱（100 m×0.25 mm，0.25 μm）；流速1 mL/min；进样口温度270 ℃；分流比30∶1。

1.3.6 呈味核苷酸测定

根据Gao Ruichang等[3]的方法并稍作修改。称取虾酱样品5.00 g，加入20.0 mL 10%高氯酸溶液，均质，冰水浴超声提取5 min，4 ℃、10 173×g离心20 min，取上清液，沉淀物重复提取1次，合并上清液。采用KOH调节pH值至6.5～6.8，4 ℃静置30 min。4 ℃、6 511×g离心10 min，定容上清液至50 mL，用0.22 μm滤膜过滤，进行HPLC测定。HPLC条件：柱温30 ℃；流动相A：磷酸盐缓冲液，流动相B：甲醇，流速1.0 mL/min，进样量10 μL，检测波长245 nm。

1.3.7 味觉活性值（taste activity value，TAV）计算

TAV可用于评价单一呈味物质对样品整体味觉的贡献程度，是量化呈味物质味觉贡献强度的重要指标[17]，按式（1）计算：

式中：C1为呈味化合物含量/（mg/100 g）；C2为该化合物味觉阈值/（mg/100 g）。

1.3.8 挥发性风味物质测定

参照杨兵兵等[16]的方法，采用GC-IMS法测定虾酱挥发性风味物质。取虾酱样品1.00 g，置于20 mL顶空瓶中，500 r/min、40 ℃孵育20 min，采用自动顶空进样模式，进样体积200 μL，进样针温度85 ℃。GC条件：MXT-5色谱柱（15 m×0.53 mm，1 μm）；柱温60 ℃；运行时间30 min；载气为N2（纯度≥99.99%）；不分流模式进样。IMS条件：温度45 ℃；漂移气（N2，纯度≥ 99.99%）流速150 mL/min。采用GC-IMS配套的VOCal软件内置NIST数据库和IMS数据库对挥发性风味物质进行定性分析；采用峰体积归一化法计算各化合物的相对含量。

1.3.9 相对香气活度值（relative odor activity value，ROAV）计算

ROAV可量化各挥发性组分对样品整体香气的贡献程度。根据Yang Jiahua等[17]的方法，按式（2）计算：

式中：Ci为化合物相对含量/%；Ti为化合物在水中的香气阈值/（mg/kg）；Cs和Ts分别为主要挥发性物质的相对含量/%和气味阈值/（mg/kg）。

1.4 数据处理

所有实验重复3次，数据用x±s表示；使用SPSS Statistics 2024软件进行显著性分析，采用单因素方差分析比较多组样品间的总体差异，当方差齐性时（Levene检验，P＞0.05），使用最小显著差异法进行事后两两比较，P＜0.05表示差异显著；使用Origin 2024软件处理峰体积数据并绘制堆积柱形图和聚类热图；使用Chiplot在线平台（https://www.chiplot.online）绘制游离氨基酸、游离脂肪酸图谱；采用GC-IMS配套LAV软件中的GalleryPlot插件绘制挥发性成分的指纹图谱；采用SIMCA 14.1软件进行PCA及OPLS-DA，样本间差异与组分相关性通过多元统计模型进行可视化。

2 结果与分析

2.1 KCl替代量对虾酱的理化指标的影响

AAN代表蛋白质分解程度，AAN含量越高，发酵产品滋味越鲜美，同时ANN也可用于判断产品的发酵终点[4]。由图1A可知，AAN含量在发酵过程中呈先上升后稳定的趋势，5～7周稳定不变，因此将第7周视为发酵终点；发酵结束时，S12-6的AAN含量最高。由图1B可知，在发酵过程中，不同KCl替代量的虾酱TVB-N含量均呈上升趋势。TVB-N含量常作为反映发酵食品腐败程度的理化指标，尽管在发酵结束时S9-9组TVB-N含量远高于其他KCl替代量组，但4种虾酱TVB-N含量均远低于安全限量标准（450 mg/100 g）[18]。

2.2 KCl替代量对虾酱的感官品质的影响

由图2可知，S9-9组颜色、组织形态、气味、滋味以及整体可接受性评分均显著低于其他3组虾酱（P＜0.05），香气较淡且有刺鼻的氨味，黏稠度较低，品质最差。S12-6组虾酱组织形态评分最高，S18-0、S15-3、S12-6组虾酱整体可接受性无显著差异。Rujirapong等[10]研究发现，当KCl替代量达到50%时，发酵虾酱会出现质地差和气味不佳的问题。

2.3 KCl替代量对虾酱中游离氨基酸的影响

由图3A可知，与RS相比，各组虾酱中游离氨基酸含量显著升高。将在虾酱中检测到的16种游离氨基酸，根据其呈味特性分为鲜味氨基酸、甜味氨基酸和苦味氨基酸。由图3B可知，随KCl替代量增加，虾酱中的各类游离氨基酸呈先升后降趋势，S12-6组鲜味氨基酸、甜味氨基酸和苦味氨基酸含量均高于其他组。有研究表明，当KCl替代量达到20%时，发酵酸肉甜味、鲜味氨基酸含量均升高，而苦味氨基酸含量显著低于对照组（P＜ 0.05）。该现象与蛋白水解酶活性变化密切相关：随着KCl替代比例增加，酸肉中的内源性组织蛋白酶B、L活性显著降低，蛋白质降解程度下降，氨基酸组成发生改变。但适当降低发酵酸肉中的盐含量（3%～5%）会导致苦味氨基酸（Ile、Leu）含量升高[19]。

由表2可知，发酵后谷氨酸的TAV在所有氨基酸中最高，且在S12-6组达到峰值（4.83），表明谷氨酸对虾酱呈味贡献最大。甘氨酸、丙氨酸、赖氨酸是主要的甜味氨基酸，三者在不同KCl替代量发酵虾酱组的TAV均大于1。有研究表明，甜味氨基酸能够带来令人愉悦的甜味，同时可降低产品的苦涩味[20]。苦味氨基酸中精氨酸、组氨酸、缬氨酸的TAV均较高，但其呈味会受到NaCl与谷氨酸的调控，可表现出甜味特征。组氨酸虽然属于苦味氨基酸，但有研究表明其存在可能会提高肉香味[21]。

2.4 KCl替代量对虾酱中游离脂肪酸的影响

由图4A可知，从虾酱中共鉴定出23种游离脂肪酸。经过发酵，各组虾酱中游离脂肪酸含量显著上升，主要包括C16:0、C18:0、C18:1n9c、C18:2n6c、二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）（C20:5n3）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）（C22:6n3）。其中，C16:0和C18:2n6c与酮类和醛类等风味化合物的形成相关，C18:1n9c氧化后生成的烷氧自由基可发生β-断裂，使脂肪酸碳链断裂，生成戊醛、辛醛和庚醛[17]。由 图4B可知，随KCl替代量升高，虾酱中多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）、单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acids，MUFA）、饱和脂肪酸（saturated fatty acids，SFA）均呈先上升后下降趋势，S12-6组PUFA、MUFA、SFA含量均显著高于其他组（P＜ 0.05），这可能是由于KCl部分替代NaCl提高了脂肪酶活性，进而影响游离脂肪酸的生成过程[22]。S9-9组脂质含量最低，可能由于过高比例的KCl替代使得脂肪酸代谢受到抑制。已有研究表明，以KCl替代50% NaCl会导致SFA、MUFA及PUFA含量在贮藏后呈下降趋势，且脂质氧化反应强度也较对照组有所降低[23]。

2.5 KCl替代量对虾酱中呈味核苷酸的影响

核苷酸是虾酱中重要的呈味物质之一，可与鲜味氨基酸通过协同作用达到增鲜效果[16]。本研究共检测5种核苷酸，分别为腺苷一磷酸（adenosine monophosphate，AMP）、鸟苷一磷酸（guanosine monophosphate，GMP）、胞苷一磷酸（cytidine monophosphate，CMP）、尿苷一磷酸（uridine monophosphate，UMP）和肌苷一磷酸（inosine monophosphate，IMP）。其中AMP、GMP、CMP和UMP为核糖核酸的基本组成单位，可由核糖核酸在核酸酶的作用下降解生成。由图5可知，相较于S18-0组，KCl替代组IMP含量显著降低（P＜0.05），随着KCl替代量的升高，4组虾酱的CMP、UMP、AMP总量均呈先上升后下降的趋势。AMP含量的增加主要与ATP降解有关，低浓度Na+和K+可激活AMP脱氨酶，催化AMP向IMP转化；但过高浓度的K+会对该酶产生抑制作用，阻碍IMP合成[24]，因此S9-9表现出较低的IMP含量。同时，S12-6鲜味核苷酸（GMP、AMP）与鲜味氨基酸含量（图3B）均显著高于其他组，两者可产生协同效应，使得虾酱具有更丰富的鲜味。

不同KCl替代量虾酱中呈味核苷酸的TAV见表3，GMP和IMP是虾酱中主要的鲜味贡献物质，S18-0和S12-6组TAV均大于1。相较于S18-0组，S12-6组GMP、AMP的TAV升高，鲜味贡献能力增强。S9-9组GMP、IMP、AMP的TAV均小于1，表明KCl过度替代会减弱虾酱的鲜味。

2.6 KCl替代量对虾酱中挥发性风味物质的影响

2.6.1 虾酱中挥发性风味物质组成和含量变化

虾酱中挥发性风味物质的GC-IMS二维谱图如图6A所示。为突出不同KCl替代量虾酱间挥发性风味物质差异，选择未发酵虾酱RS谱图作为参考，扣除其他样品背景，得到发酵虾酱中挥发性风味物质的差异谱图。由图6B可知，与RS相比，KCl替代组虾酱的挥发性风味物质含量显著增加。值得注意的是，S9-9组挥发性物质含量明显高于其他组。

由图7可知，各组挥发性风味物质大类的组成结构整体相近，KCl替代并未对各种挥发性风味物质的相对含量产生显著影响；酯类、酮类、醇类、醛类仍均为样品中的主要挥发性组分，仅部分物质类别占比出现小幅波动。

由表4可知，从未发酵与发酵虾酱中共检出59种化合物，包括15种酯类、13种酮类、8种醇类、5种醛类、4种烃类、3种酸类、3种腈类、3种呋喃类和5种其他挥发性风味物质，酯类化合物的比例最大，其次是酮类和醛类，酯类、酮类和醛类是发酵虾酱中常见的风味化合物[16,25]。

相较于RS组，S18-0中乙酸甲酯M、1-戊醇M等化物含量显著升高（P＜0.05），表明这些化合物是虾酱发酵过程中产生的主要挥发性风味物质[12]。随着KCl添加量的增加，4组虾酱中1-戊醇D、3-甲基-1-丁醇、2,5-二甲基呋喃以及烃类化合物、含氮化合物（三乙胺、4-甲基噻唑）等相对含量与KCl替代量呈正相关。其中，醇类主要来源于脂肪的氧化分解与氨基酸的降解，醇类化合物含量的变化表明大量减钠或用KCl代替NaCl可能会导致虾酱中脂肪酸氧化增加[15]。已有研究表明，KCl替代可显著调控丙酮酸代谢与三羧酸循环等核心代谢途径，进而重塑有机酸及特征风味化合物的生成格局，促进二硫化物生成[26]，这可能是导致S9-9组产生硫化物等不良风味的原因。

乙酸丙酯、乙酸甲酯M、3-羟基-2-丁酮、3-甲基-2-丁烯醛等化合物的相对含量随KCl增加呈先上升后下降的趋势。同时，2,3-戊二酮（单体，三聚体）、过氧化乙酰丙酮单体、甲基异丁酮单体等化合物相对含量在S9-9组最高（P＜0.05），这可能是由于高钾会促进脂肪酸分解[27]，从而加快脂肪酸氧化，促进酮类物质的产生。S9-9组三乙胺相对含量最高（P＜0.05），其在虾酱发酵过程中主要来源于微生物对蛋白质的分解作用[28]。当KCl替代比例过高，体系对微生物的抑制效果减弱时，残存微生物可代谢虾肉中的蛋白质，生成三乙胺、4-甲基噻唑等不良风味物质。三乙胺会带来虾酱氨臭味或鱼腥味，上述化合物相对含量的增加与TVB-N含量升高（图1B）的结果一致，表明过高KCl替代可能削弱高盐体系对微生物的抑制作用，导致蛋白质过度降解，进而导致S9-9组样品具有较强的腥味与哈喇味。

2.6.2 虾酱中挥发性风味物质的PCA

由图8可知，PC1和PC2的累计方差贡献率为67.3%。S18-0、S15-3、S12-6样本点距离较近，表明其挥发性风味物质组成较为相似，而RS、S9-9样本点与其他组之间距离较远，表明两者与其他组虾酱的风味差异较大。

为克服PCA方法的局限性，进一步突出组间差异，对KCl替代虾酱挥发性风味物质的峰体积进行OPLS-DA。 由图9A可知，S18-0、S15-3组和S12-6组虾酱的挥发性风味物质最为相似。由图9B可知，、、Q2＝0.71，表明该模型预测能力较强，模型Q2回归线与横坐标交叉，未发生过拟合，能够用来描述虾酱中挥发性风味物质的差异。

根据OPLS-DA模型中的变量投影重要性（variable importance in projection，VIP）值筛选不同KCl替代虾酱中差异挥发性风味物质。如图10所示，基于VIP＞1筛选出22种差异挥发性风味物质。包括5种酯类（乙酸甲 酯D、乙酸乙酯M、乙酸丙酯、2-甲基丙酸乙酯M、丙烯酸丁酯）；3种酮类（过氧化乙酰丙酮M、2,3-戊二酮T、 3-羟基-2-丁酮）、3种醇类（2-丁醇、1,2-丙二醇、1-戊醇M）、 3种其他类（1,4-二氧六环、乙二醇二甲醚、二甲基二硫）、2种腈类（3-丁烯腈M、D）、2种醛类（2-甲基丁醛、3-甲基-2-丁烯醛M）、2种呋喃类（四氢呋喃、2-正丁基呋喃）、1种酸类（乙酸）及1种烷烃（1,1-二乙氧基乙烷）。

ROAV被广泛用于评估挥发性风味物质对整体风味的贡献。ROAV＞1表明该物质为关键香气物质。由于2-甲基丁醛相对含量最高，气味阈值较低（0.001 6 mg/kg），被确定为主要香气化合物，将其ROAV定为100，并计算其他挥发性风味物质的ROAV。由表5可知，基于ROAV＞1 共筛选出28种关键香气物质，S9-9组1-丙硫醇、二甲基二硫、2,5-二甲基呋喃、4-甲基噻唑等化合物的ROAV均较高，是高KCl替代虾酱的主要香气贡献组分。

由图11可知，满足VIP值＞1、P＜0.05且ROAV＞1的关键差异挥发性风味物质有8种，包括呋喃类（2-正丁基呋喃）、醛类（2-甲基丁醛、3-甲基-2-丁烯醛M）、酯类（2-甲基 丙酸乙酯M、丙烯酸丁酯）、酮类（2,3-戊二酮T） 及其他类（二甲基二硫、1,1-二乙氧基乙烷）。

RS组2-甲基丁醛、2-正丁基呋喃、1,1-二乙氧基乙烷、丙烯酸丁酯相对含量较高。2-甲基丁醛是亮氨酸的Strecker降解产物，可赋予虾酱坚果与水果风味，是虾酱中常见的挥发性风味物质[29]。呋喃主要通过不饱和脂肪酸产生，2-正丁基呋喃主要源自亚油酸和α-亚麻酸等PUFA降解，不含硫的呋喃化合物通常具有甜香和坚果香[30]。丙烯酸丁酯曾在辣椒虾酱[31]与发酵面团中[32]作为关键挥发性风味化合物被检出。

S18-0组2-甲基丙酸乙酯M相对含量较高，酯类物质主要通过酯酶催化游离脂肪酸与醇类的酯化反应生成，2-甲基丙酸乙酯具有明显的水果香气，是发酵香肠中的重要风味物质[33]。S15-3组3-甲基-2-丁烯醛M、二甲基二硫、2-甲基丙酸乙酯M相对含量较高。亮氨酸等氨基酸经过转氨、脱羧等一系列反应生成3-甲基-2-丁烯醛，会赋予虾酱油脂香气，含硫化合物主要是由蛋氨酸和半胱氨酸通过微生物作用产生，随后在微生物裂解酶作用下，蛋氨酸被降解为甲硫醇，最后甲硫醇通过自发的二次反应产生二甲基二硫，其在高浓度时具有类似洋葱的气味，具有很强的刺激性，但在低浓度时呈现具有甜味的花香[34]。在发酵香肠与糟辣椒发酵体系中，KCl替代已被证实可加速优势微生物群落的建立并简化微生物互作网络。KCl替代也会显著影响含硫氨基酸代谢相关挥发物的生成[26]。

S12-6组二甲基二硫、丙烯酸丁酯等刺激性风味化合物相对含量低于S15-3、S9-9组，且多数风味化合物的相对含量较低，表明S12-6组虾酱风味可能更加柔和。S9-9组2,3-戊二酮T、1,1-二乙氧基乙烷、丙烯酸丁酯、二甲基二硫、2-甲基丁醛等化合物相对含量较高，由于烷烃类化合物的阈值较高，对虾酱风味形成的贡献较小，但烷烃类化合物可转化成醛类、酮类物质，丰富虾酱的风味层次[35]。2,3-戊二酮可能与凡纳滨对虾的腐败相关[36]，酮类挥发性物质主要由饱和脂肪酸β-氧化产生，2,3-戊二酮T含量升高反映出S9-9组中脂质腐败或变质程度加剧[37]。丙烯酸丁酯、二甲基二硫等在高浓度时具有一定刺激气味，虾酱中的硫化物主要来自于含硫氨基酸的降解。研究表明，KCl替代浓度的增加会对发酵香肠微生物群落组成造成影响，进而影响氨基酸代谢[38]。上述化合物在S9-9相对含量较高，表明S9-9组具有一定不良气味，与感官评价结果一致。

3 结 论

KCl部分替代食盐对发酵减钠虾酱的风味化合物存在显著影响。发酵结束时，S12-6组AAN含量最高，S9-9组TVB-N含量远高于其他组虾酱。S18-0、S15-3、S12-6组虾酱的整体可接受性无显著差异。S9-9组香气较淡且有刺鼻的氨味，S12-6组虾酱组织形态评分最高。随着KCl替代量的增加，虾酱中游离氨基酸、游离脂肪酸及呈味核苷酸总量均呈现先上升后下降趋势，谷氨酸是对虾酱呈味贡献最大的氨基酸，GMP和IMP是虾酱中主要的鲜味贡献物质。S12-6组游离氨基酸、游离脂肪酸和呈味核苷酸总含量最高，表明该KCl替代量更有利于虾酱滋味的提升。从虾酱中共鉴定出59种挥发性风味物质，3-甲基-1-丁醇等化合物的相对含量与KCl替代量呈正相关。 3-甲基-2-丁烯醛等化合物相对含量随KCl替代量的增加呈先上升后下降的趋势。基于PCA得分图，S18-0、S15-3组与S12-6组虾酱中挥发性风味物质组成较为相似，与S9-9组 存在较大差异。VIP值＞1、P＜0.05结合ROAV＞1筛选出8种关键差异挥发性风味化合物。S18-0组2-甲基丙酸乙酯等化合物相对含量较高；S15-3组3-羟基-2-丁酮相对含量最高；S12-6组具有刺激性气味的化合物相对含量低于其他组；S9-9组过氧化乙酰丙酮M、1,1-二乙氧基乙烷等具有一定不良气味的化合物相对含量较高，表明KCl过度替代会对虾酱风味产生一定不良影响。综上，用6% KCl部分替代食盐，经发酵可得到风味较好的减钠虾酱。然而，关于KCl部分替代食盐如何影响虾酱中微生物群落，进而影响风味化合物的形成，有待于进一步研究。同时本研究仅基于实验室小规模发酵体系展开探索，其结论在工业化放大验证中的适用性尚需进一步实验验证。

参考文献：

[1] Li Wenya, Mi Si, Liu Xiaochang, et al. Variations in the physicochemical properties and bacterial community composition during fermentation of low-salt shrimp paste[J]. Food Research International, 2022, 154: 111034. DOI:10.1016/j.Foodres.2022.111034.

[2] 刘慧婕. 河北沧州传统虾酱发酵过程中细菌变化规律及其对非挥发性呈味物质形成的影响[D]. 镇江: 江苏大学, 2022.DOI:10.27170/d.cnki.gjsuu.2022.001319.

[3] Gao Ruichang, Liu Huijie, Li Ying, et al. Correlation between dominant bacterial community and non-volatile organic compounds during the fermentation of shrimp sauces[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(1): 233-241. DOI:10.1016/j.fshw.2022.07.002.

[4] 段泽瑞, 田梅兰, 刘杨柳, 等. 食盐添加量对虾酱理化性质和细菌多样性的影响[J]. 食品科学, 2024, 45(15): 85-93. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20231130-258.

[5] 李晓珺, 徐文骁, 尚靖雯, 等. 食品减盐策略研究进展[J]. 食品科学,2025, 46(21): 362-375. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250625-186.

[6] 胡越, 刘昊天, 夏秀芳, 等. 直接减盐法对哈尔滨红肠贮藏期间品质的影响[J]. 食品科学, 2023, 44(7): 184-191. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220423-302.

[7] Wang Ji, Huang Xuhui, Zhang Yuying, et al. Effect of sodium salt on meat products and reduction sodium strategies: a review[J]. Meat Science, 2023, 205: 109296. DOI:10.1016/j.meatsci.2023.109296.

[8] Nitipong J, Kamonwan R, Teeraporn K. Effects of low sodium chloride substitutes on physico-chemical and sensory properties of kapi, a fermented shrimp paste, during fermentation[J]. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 2020, 9(4): 695-699.DOI:10.15414/jmbfs.2020.9.4.695-699.

[9] 杨国庆, 孙萌萌, 蔡润生. 沧州沿海地区南美白对虾养殖的气象适用技术[J]. 现代化农业, 2025(4): 14-17. DOI:10.3969/j.issn.1001-0254.2025.04.005.

[10] Rujirapong C, Siripongvutikorn S, Usawakesmanee W, et al. Quality changes when replacing NaCl with KCl in shrimp head paste[J]. Food Science and Technology, 2023, 43: e108121. DOI:10.1590/fst.108121.

[11] 黎良浩, 王永丽, 唐静, 等. KCl部分替代NaCl对干腌火腿工艺过程中蛋白质水解的影响[J]. 食品工业科技, 2015, 36(18): 103-107; 112.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2015.18.012.

[12] GB 5009.235—2016 食品安全国家标准 食品中氨基酸态氮的测定[S].

[13] GB 5009.228—2016 食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定[S].

[14] 谢主兰, 雷晓凌, 何晓丽, 等. 食盐添加量对低盐虾酱品质特征的影响[J]. 食品工业科技, 2012, 33(9): 116-119. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2012.09.084.

[15] Toh D W K, Chua J Y, Liu Shao quan. Impact of simultaneous fermentation with Saccharomyces cerevisiae and Torulaspora delbrueckii on volatile and non-volatile constituents in beer[J].LWT-Food Science and Technology, 2018, 91: 26-33. DOI:10.1016/j.lwt.2018.01.025.

[16] 杨兵兵, 王利文, 陈智慧, 等. 发酵温度对低盐虾酱中主要风味物质的影响[J]. 食品科学, 2023, 44(20): 300-308. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221122-253.

[17] Yang Jiahua, Cui Shan, Sun Meijun, et al. Dynamic evolution of volatile compounds during cold storage of sturgeon fillets analyzed by gas chromatography-ion mobility spectrometry and chemometric methods[J]. Food Chemistry, 2025, 464: 141741. DOI:10.1016/j.foodchem.2024.141741.

[18] 莫星忧. 添加物对快速发酵虾酱中组胺含量及其相关品质的影响[D]. 湛江: 广东海洋大学, 2016.

[19] Deng Yijia, Wang Rundong, Zhang Yuhao, et al. Comparative analysis of flavor, taste, and volatile organic compounds in opossum shrimp paste during long-term natural fermentation using E-nose, E-tongue,and HS-SPME-GC-MS[J]. Foods, 2022, 11(13): 1938. DOI:10.3390/foods11131938.

[20] 刘彩玲, 李雪, 刘光宪, 等. 4种江西不同地方鸡品种对鸡汤滋味及挥发性风味的影响[J]. 食品工业科技, 2025, 46(14): 71-83.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2024100218.

[21] 桂美娇, 栗紫慧, 韩梦丽, 等. 青田鲤鱼汤风味和滋味特性的分析[J]. 食品工业科技, 2025, 46(12): 296-303. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2024070147.

[22] Ripollés S, Campagnol P C B, Armenteros M, et al. Influence of partial replacement of NaCl with KCl, CaCl2 and MgCl2 on lipolysis and lipid oxidation in dry-cured ham[J]. Meat Science, 2011, 89(1): 58-64.DOI:10.1016/j.meatsci.2011.03.021.

[23] Dos Santos B A, Campagnol P C B, Fagundes M B, et al. Adding blends of NaCl, KCl, and CaCl2 to low-sodium dry fermented sausages:effects on lipid oxidation on curing process and shelf life[J]. Journal of Food Quality, 2017, 2017: 7085798. DOI:10.1155/2017/7085798.

[24] 薛宇赟, 彭玉灿, 祁立波, 等. 不同杀菌条件对鱼羊鲜品质及风味物质的影响[J]. 食品工业科技2026, 47(17): 94-104. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2025080028

[25] 班雨函, 米思, 韩军, 等. 香辛料对低盐虾酱中生物胺和风味的影响[J].中国食品学报, 2023, 23(12): 153-166. DOI:10.16429/j.1009-7848.2023.12.017.

[26] Yang Kangli, Su Wei, Mu Yingchun, et al. Microbial absolute quantification and metabolomics reveal the impact of partial KCl substitution for NaCl on the flavor quality of Zao chili[J]. Food Bioscience, 2025, 68: 106495. DOI:10.1016/j.fbio.2025.106495.

[27] Yeşilsu A F, Alp-Erbay E, Dağtekin B B, et al. Effect of partial replacement of NaCl with KCl on quality of marinated anchovies[J].Journal of Aquatic Food Product Technology, 2021, 30(6): 733-745.DOI:10.1080/10498850.2021.1936325.

[28] Hu Mengyue, Zhao Ling, Sun Huihui, et al. Recent advances on shrimp paste: key flavor components and biochemical formation pathways,biogenic amine formation, microbial functions, and innovative process strategies[J]. Trends in Food Science & Technology, 2024, 152:104694. DOI:10.1016/j.tifs.2024.104694.

[29] 李影. 传统虾酱中关键挥发性风味形成机制及菌种强化快速发酵研究[D]. 镇江: 江苏大学, 2022. DOI:10.27170/d.cnki.gjsuu.2022.002493.

[30] 尹超. 虾酱发酵过程中菌相变化规律及对风味形成的影响[D].青岛: 青岛科技大学, 2019.

[31] 寇子楠, 孙梦姚, 陈智慧, 等. 辣椒对虾酱中挥发性化合物和细菌群落的影响[J]. 食品工业科技, 2026, 47(11): 236-248. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2025070172.

[32] 乞萌, 魏冠棉, 李丽娜, 等. 不同酵母发酵面团特性分析及其对馒头品质的影响[J]. 食品科学, 2024, 45(12): 59-67. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230624-175.

[33] 赖茂佳, 牟燕, 易宇文, 等. 川味发酵香肠微生物多样性及风味物质相关性分析[J]. 食品工业科技, 2025, 46(6): 303-314. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2024040421.

[34] 蒋木培. 减盐酱油发酵过程中微生物群落组成与风味物质成分分析研究[D]. 佛山: 佛山科学技术学院, 2022. DOI:10.27960/d.cnki.gfskj.2022.000353.

[35] 许志颖. 虾酱风味指纹图谱的构建及关键香气表征[D]. 青岛: 青岛科技大学, 2020. DOI:10.27264/d.cnki.gqdhc.2020.000494.

[36] 李佳, 杨浩, 彭亮聪, 等. 不同条件的微酸性电解水镀冰衣处理对凡纳滨对虾品质变化的影响[J]. 保鲜与加工, 2024, 24(12): 25-35.DOI:10.3969/j.issn.1009-6221.2024.12.004.

[37] 洪文龙, 吕周, 戴照琪, 等. KCl部分替代NaCl协同强化高温对干腌羊火腿品质的影响[J]. 保鲜与加工, 2023, 23(10): 37-49.DOI:10.3969/j.issn.1009-6221.2023.10.006.

[38] Zhang Ying, Zhang Yifan, Zhou Xing, et al. Salt replacement changed the bacterial community composition and physicochemical characteristics of sodium-reduced fermented sausages during fermentation and ripening[J]. Foods, 2021, 10(3): 630. DOI:10.3390/foods10030630.

Effects of Partial Substitution of Salt with Potassium Chloride on Flavor Compounds in Reduced-Sodium Shrimp Paste

MENG Gaiqing1, KOU Zinan2, ZHANG Xiaolei3, LIU Yangliu2, AN Zhitong4, SUN Jilu2,*

(1. Fuping County Agriculture, Rural Affairs and Water Conservancy Bureau, Baoding 073200, China;2. College of Food Science and Technology, Hebei Agricultural University, Baoding 071000, China;3. Chengde Fisheries Workstation, Chengde 067000, China; 4. Tangshan Xinshengyuan Food Co. Ltd., Tangshan 063099, China)

Abstract: To investigate the effects of partial substitution of NaCl with KCl on the flavor compounds in reduced-sodium shrimp paste, four groups of shrimp paste were fermented with 18% NaCl as the control group (S18-0) and with KCl substituting 3%, 6%, and 9% of NaCl (S15-3, S12-6, and S9-9), respectively, during which the contents of amino acid nitrogen (AAN) and total volatile basic nitrogen (TVB-N) were monitored. After fermentation, sensory evaluation of the shrimp paste was conducted, and with unfermented shrimp paste as the blank control, the contents of free amino acids, flavor nucleotides, free fatty acids, and volatile flavor compounds were determined, and key differential volatile flavor compounds were screened out based on multivariate statistical analysis. The results showed that at the end of fermentation, the group S12-6 exhibited the highest AAN content, and the TVB-N content of the group S9-9 was much higher than that of the other groups, yet still far below the safety limit. The group S9-9 presented a weak aroma with a pungent ammonia smell,whereas the overall acceptability of the groups S18-0, S15-3, and S12-6 showed no significant differences. With the increase in KCl substitution level, the contents of free amino acids, flavor nucleotides, and free fatty acids all exhibited a trend offirst increasing and then decreasing, reaching their maximum values in the group S12-6. Glutamic acid was the amino acid contributing most to the taste of shrimp paste, and guanosine monophosphate and inosine monophosphate were the main umami-contributing substances. A total of 59 volatile flavor compounds were identified in the shrimp paste, and principal component analysis (PCA) showed that the volatile flavor compound profiles of the groups S18-0, S15-3, and S12-6 were similar, which differed greatly from that of the group S9-9. Based on a relative odor activity value (ROAV) ＞ 1 and a variable importance in projection (VIP) ＞ 1, eight key differential volatile flavor compounds were screened out, and the relative contents of compounds associated with off-flavors, such as 2,3-pentanedione, were relatively more abundant in the group S9-9. In summary, fermentation with 12% NaCl and 6% KCl enabled the production of flavorful reduced-sodium shrimp paste at the laboratory scale. This study provided technical support and theoretical foundations for the development of reduced-sodium shrimp paste.

Keywords: shrimp paste; potassium chloride substitution; reduced-sodium; flavor

收稿日期：2026-02-24

基金项目： 河北省现代农业产业技术体系淡水养殖创新团队建设项目（HBCT2024300207）

第一作者简介： 孟改青（1975—）（ORCID: 0009-0009-7589-3230），女，农业技术推广研究员，学士，研究方向为水产科学。E-mail: fpxscz@126.com

*通信作者简介： 孙纪录（1972—）（ORCID: 0000-0001-5930-3389），男，教授，博士，研究方向为水产品加工。E-mail: fm1311sun@163.com

DOI: 10.11882/j.issn.0254-5071.2026.09.032

中图分类号：TS254.55

文献标志码：A

文章编号：0254-5071（2026）09-0267-12

引文格式：
孟改青, 寇子楠, 张晓磊, 等. 氯化钾部分替代食盐对减钠虾酱中风味化合物的影响[J]. 中国酿造, 2026, 45(9): 267-278.DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.09.032. http://www.chinabrewing.net.cn
MENG Gaiqing, KOU Zinan, ZHANG Xiaolei, et al. Effects of partial substitution of salt with potassium chloride on flavor compounds in reduced-sodium shrimp paste[J]. China Brewing, 2026, 45(9): 267-278. (in Chinese with English abstract)DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.09.032. http://www.chinabrewing.net.cn