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加工肉类钠摄入过量成全球健康隐患，KCl 替代 NaCl 受金属苦味和质构影响。本研究通过 KCl 与 κ- 卡拉胶（KC）协同作用结合 AI 优化，开发低钠香肠综合减钠策略。发现 10-30% NaCl 替代可改善凝胶稳定性等，AI 模型（R2=0.98）助力优化，为清洁标签肉制品提供框架。
在食品加工领域，高钠一直是困扰肉制品行业的健康难题。香肠作为广受欢迎的肉类制品，其加工过程中常用的氯化钠（NaCl）虽能改善蛋白质溶解性和风味，但过量摄入会增加高血压、中风等健康风险。如何在减少钠含量的同时，维持香肠的口感、质构和营养价值，成为亟待解决的问题。传统的氯化钾（KCl）替代方案虽能部分减钠，却因金属苦味和凝胶结构劣化难以平衡感官与营养。在此背景下，中国研究人员开展了一项旨在通过 KCl 与 κ- 卡拉胶（KC）协同作用优化低钠香肠品质的研究，相关成果发表在《Food Hydrocolloids》。
为攻克低钠香肠的多重挑战，研究团队以瘦肉和脂肪为原料，通过系统性实验探究 KCl-KC 复配体系对香肠凝胶特性、离子释放规律及蛋白质消化率的影响，并引入人工智能模型提升预测准确性。研究发现，10-30% 的 NaCl 替代比例可显著改善香肠性能，为低盐肉制品开发提供了关键数据支撑。
研究主要采用以下技术方法：通过质构分析（TPA）测定香肠的硬度、弹性等物理特性；利用差示扫描量热法（DSC）分析蛋白质热稳定性；采用核磁共振成像（MRI）和低场核磁共振（LF-NMR）研究水分分布及迁移；运用傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测蛋白质二级结构变化；借助电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析钠钾离子释放动力学；构建生成对抗网络（GAN）扩增数据集，并结合多层感知机（MLP）建立预测模型（R2=0.98），分析关键影响因素。
凝胶特性与水分保留
研究表明，用 10-50% 的 KCl-KC 替代 NaCl 可改善凝胶质构，提升持水能力（WHC）。通过 LF-NMR 观察到，体系中的自由水向结合水转化，形成更致密均匀的蛋白质网络。FTIR 结果显示，KCl-KC 协同作用使蛋白质的 α- 螺旋和 β- 折叠构象比例增加，减少无规卷曲结构，从而增强凝胶稳定性。当替代比例为 30% 时，香肠的硬度和弹性达到最佳平衡，证明该复配体系能有效维持凝胶结构。
苦味掩蔽与咸味感知
KC 的硫酸基团对 K?具有选择性结合能力，在口腔加工过程中延缓钾离子释放，从而掩盖 KCl 的金属苦味，同时不影响钠离子触发的咸味感知。感官评价显示，10-30% 替代组的苦味评分显著低于高替代组，而咸味评分与对照组无显著差异，证实 KC 通过离子缓释机制实现了风味优化。
蛋白质消化率与抗氧化活性
体外消化实验表明，KCl-KC 体系通过调节蛋白质疏水性和静电相互作用，影响消化酶的作用效率。30% 替代组释放的疏水性和碱性氨基酸含量增加，抗氧化活性较对照组提升 25%，表明适度减钠可通过改善氨基酸释放模式增强营养价值。此外，GAN-MLP 模型识别出咀嚼性、自由水含量和蒸煮损失是预测蛋白质降解和离子释放的关键指标，为机制解析提供了新视角。
人工智能模型的优化作用
针对低钠条件下数据不足的问题，研究引入 GAN 生成 40 倍于原始数据的模拟样本，显著提升了 MLP 模型的鲁棒性。模型预测结果与实验数据高度吻合，成功筛选出 10-30% 为最佳替代区间，验证了 AI 驱动优化在复杂食品体系中的有效性。这种数据增强策略为解决食品研究中样本量受限的普遍问题提供了新方法。
研究结论与意义
本研究构建了 “KCl-KC-AI” 一体化低钠香肠优化框架，证实 10-30% 的 NaCl 替代可同步实现咸味保留、苦味掩蔽、凝胶稳定和营养提升。KC 通过离子结合调控释放动力学，AI 模型则突破传统实验设计的局限性，高效解析多因素交互作用。该成果不仅为肉制品行业提供了切实可行的减钠方案，还为清洁标签产品开发提供了跨学科研究范式。未来，这种结合天然添加剂与智能算法的策略有望推广至更多加工食品领域，推动 “减盐不减质” 的健康食品革新。
