本发明涉及食品调味品领域，具体而言，涉及一种可替代氯化钠的天然植物营养盐及其制备工艺。
背景技术：
食用盐是人民生活的必需品，它是咸味调味品的主要来源。目前市场上流通的食用盐主要是含单一氯化钠成分的精制食用盐，而现代研究已经证实，长期摄入高钠盐（即精盐），容易造成人体钾钠比例失调，引起高血压、心脑血管硬化、心脏病、肾病以及钾缺乏症等病症。随着人们健康、营养饮食意识的增强，开发一款既能够赋予食物咸味，又非单一氯化钠成分，能调节人体生理机能，并且是纯天然植物来源的营养盐，对于丰富市场上的食用盐种类，代替传统的单一高钠盐具有非常重要的意义。
盐生植物是一类能够在高盐度的环境中生长的植物，具有适应性强、分布广泛、耐盐性强、产量高等生物学特性。据调查，中国现有盐生植物423种，分属66科，199属，占世界盐生植物种数的27.12%，主要分布在中国的西北和华北干旱与半干旱地区、黄河三角洲地区、华北和华南沿海地区。盐生植物特别是真盐生植物是一类超富集氯化钠的植物。中国的真盐生植物，主要分为叶肉质化和茎肉质化两类。常见的叶肉质化的种属有碱蓬属、滨藜属、猪毛菜属，茎肉质化的种属有盐穗木属、盐节木属、盐爪爪属和盐角草属。
盐生植物一般生长在荒野滩涂，远离污染，生长过程中没有使用化肥和农药，并且有些品类其嫩茎叶不仅营养丰富，而且味道鲜美，是目前备受青睐的无污染绿色食品，经常被用作蔬菜食用。目前也有一些盐生植物的深加工产品，比如罐头、盐渍品、小菜、菜汁等，而利用盐生植物含盐量高的特点，将其加工成替代氯化钠的天然植物营养盐，还比较鲜见。因此，利用盐生植物来生产植物盐的技术尚不成熟，不同地区不同研究人员植物盐的提取技术亦不尽相同。主要方式有3种，一种是直接经过高温煅烧之后，过滤、浓缩，结晶得到无机盐。一种是通过榨汁，然后过滤、沉淀结晶，得到无机盐。还有一种是通过简单的干燥、粉碎，获得盐生植物粉，作为盐来食用。前两种方法，产品主要成分仍为氯化钠，第三种方法，简单的干燥、粉碎方式，因干燥时间长，工艺粗糙，会使盐生植物中丰富的维生素和活性物质损失殆尽，造成极大的浪费，并且因为产品中滞留较多的盐生植物的粗纤维，产品不仅含盐量低，消化吸收率也低。
有鉴于此，特提出本发明。
本发明技术，研究的盐生植物主要有四种，分别为：碱蓬、海芦笋、盐角草和白刺，前三种，均为藜科一年生草本真盐生植物，白刺为蒺藜科灌木。碱蓬，又名盐蒿、海英菜、猪毛菜。海芦笋，又称海蓬子，海鹿茸，海虫草等。这四种盐生植物，嫩茎叶的营养价值均非常高，除富含丰富的钾、钠之外，微量元素如铁、锌、硒、碘等含量都高于普通的蔬菜，并且碘多以有机态存在，比食盐中的无机碘更有益于人体健康。另外，这些盐生植物中还含有大量的天然碱，黄酮等生物活性物质，使这些盐生植物具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、降糖、降压、降脂、治疗便秘、高血压、糖尿病等生理药理活性。
本发明技术，其加工过程中不添加任何化学物质，因此堪称“天然植物营养盐”。但是产品可完全替代传统精盐作为咸味调味品，同时它低钠、富钾，可有效调节人体钾钠平衡，符合人体健康的摄盐需求，并且可作为矿物质、微量元素、维生素、黄酮等营养物质和活性物质的良好来源，具备营养盐和保健盐的功能，可以称的上是一种功能性食用盐。同时，在生产植物盐的同时，能有效利用广阔的盐碱地资源，真正改良盐碱地，实现经济效益和生态效益的统一。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种可替代氯化钠的天然植物营养盐的制备工艺，所述工艺可以有效地进行盐生植物细胞的破壁并将其中的盐类物质和其他营养物质提取出来，通过特定的浆渣分离和浓缩、干燥手段，以较高的产率，最大限度的保留原料中的盐类物质和其他营养物质，得到成品天然植物营养盐。
本发明的第二目的在于提供一种使用所述工艺制备的天然植物营养盐产品，本发明的天然植物营养盐产品含盐量适中，可以完全取代氯化钠作为咸味调味品，同时其含有天然维生素、矿物质及活性功能物质黄酮等，兼具营养盐和保健盐的功能，并且原料可以是多种盐生植物的混合。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明的一个方面涉及一种可替代氯化钠的天然植物营养盐的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：
1）将新采收的盐生植物破碎打浆；
破碎有利于盐生植物中盐类物质和其他营养物质的溶出，破碎程度的高低会影响产品的得率。
优选的，采摘收割的盐生植物高度分别为：碱蓬：30-60cm，海芦笋
10-40cm，盐角草：5-20cm，白刺：30-50cm。
2）使用超声波和酶对打浆后的盐生植物协同提取；
盐生植物细胞壁中纤维素含量较一般的植物高很多，简单的破碎打浆很难将细胞壁完全破坏，因此破碎后的渣液中，仍有大量的盐类物质和其他营养物质被包裹在细胞壁和细胞膜中不能完全溶出。细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素和果胶。纤维素酶具有分解纤维素的能力，果胶酶具有分解果胶的能力，同时，果胶酶中的成分还可以协同分解细胞膜或使细胞膜的通透性增大。因此使用酶法处理盐生植物不仅可以提高细胞内盐类物质和其他营养物质的溶出率，还可以将盐生植物的粗纤维转变成可溶性的膳食纤维、单糖和寡糖等，使人体充分吸收和利用。
优选地，所述酶为果胶酶和纤维素酶的混合物，优选地，所述果胶酶和纤维素酶的质量比为1:2-3，更优选地，所述酶的添加量为，每1000g盐生植物加入0.4-0.5g酶。
超声波提取可以利用超声波具有的机械效应、空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。合理利用超声波提取的新工艺，可促使提取液快速进入物料中，将其所含的成分尽可能完全地溶于提取液中，从而得到多成分混合提取液。酶法破壁以其具有条件温和、高效和产物稳定等特性，已经在其他植物细胞破壁中得到广泛的应用。因此，二者结合应用在盐生植物提取中，可以扬长避短，相辅相成，有效地结合在一起，通过酶促进破壁，后在超声波震动的帮助下使得盐生植物中的盐类物质和其他营养物质充分溶解，从而能在温和的条件下充分提取盐生植物中的盐类物质和其他营养物质，避免了一般的化学试剂提取带来的安全风险和部分营养物质因化学反应而变质失活。此外，利用超声波技术来强化提取分离过程，还可有效提高提取分离率、缩短提取时间、节约成本、同时提高产品的质量和产量。
优选地，所述超声波的功率为450-500W，所述协同提取的温度为45-50℃，更优选地，所述协同提取的提取时间为90-120min。
超声和酶协同提取技术，关键参数为：提取功率、温度。功率太小，提取效果不好，功率太高，容易使提取液升温，影响酶的活性，控制不好的话，容易使酶失活。提取温度如果低于现在的范围，酶的活性没有达到最优状态，需要延长提取时间，影响工业生产效率。提取温度高于现在的范围，纤维素酶和果胶酶均会逐渐失活。
3）进行浆渣分离，将步骤2）混合物中的粗渣去除；
分离不完全，会使一部分汁液残存在脱水后的粗渣中，造成营养物质的浪费。
优选地，所述步骤3）中的浆渣分离采用榨汁过滤或离心分离的方式进行，优选地，当采用榨汁过滤时，所述榨汁过滤的压榨压力为8-10Mpa，压榨后压榨液过80目筛；当采用离心过滤时，所述离心过滤的离心转速为10000-12000r/min，离心时间为5-10min，离心后离心液过80目筛。
4）对浆渣分离后的浆液进行常温真空浓缩后通过干燥处理，得到成品。
盐生植物植物细胞中有很多具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、降糖、降压、降脂、治疗便秘、高血压、糖尿病等生理药理活性的功效成分，但是这些功效物质有些不耐热，并且与氧气接触时间长易氧化失效。因此，产品浓缩和干燥过程不能使用一般的热风干燥类的高温长时加热的方式，因此选择了常温真空浓缩、瞬时喷雾干燥或冷冻干燥的工艺，该工艺具有高效、非热或短时的特点，用该技术生产的天然植物营养盐中盐类物质和其他营养物质保留充分，具有一定的保健功效。
优选地，所述常温真空浓缩的温度为35-40℃，真空度大于0.10Mpa，优选地，浓缩时间为30-40min，更优选地，浓缩后的浓缩液中，可溶性固形物含量为25-30°Brix。
常温真空浓缩技术，关键参数为：浓缩温度、浓缩时间、浓缩后料液的可溶性固形物含量。浓缩温度太高、时间太长，容易破坏盐生植物中的热敏性营养物质，浓缩温度太低，达不到浓缩目的，降低工作效率。浓缩后料液的可溶性固形物含量在此范围内，最适宜进行瞬时喷雾干燥和真空冷冻干燥。可溶性固形物含量太高，容易造成喷雾干燥过程中喷头堵塞，粉体焦糊，可溶性固形物含量太低，容易造成喷雾干燥产品水分含量太高，产品在储存过程中容易结块，质量不稳定，以及真空冷冻干燥过程中，冷冻时间延长，能耗太高。
干燥是植物营养盐生产的重要环节，它直接影响产品质量的好坏。喷雾干燥有许多优点，速度快，产品不受高温的影响，卫生质量好，操作特别方便，适于连续化、自动化生产。同时选用适当的雾化器和干燥条件，可以改变产品颗粒状态、大小、水分含量，使制品具有良好的色泽、流动性、分散性和溶解性。真空冷冻干燥是指将物料冻结到共晶点温度以下，在真空状态下，通过升华除去物料中水分的一种干燥方法。冻干食品不仅能够保留新鲜食品原有的活性成分和色香味，还具有脱水彻底、复水快、质量轻、适合常温长期贮藏和运输等优点。
优选地，所述步骤4）中的干燥处理采用瞬时喷雾干燥或真空冷冻干燥，优选地，当采用瞬时喷雾干燥时，进风温度为195-205℃，出风温度为75-85℃；当采用真空冷冻干燥时，加热板温度为20-25℃，干燥时间为16-18h，真空度为8-8.5Kpa，物料厚度为4.0-4.5mm，冷冻温度小于-45℃，冷冻时间为3.5-4h；更优选地，干燥处理后得到的成品水分含量小于5.0%。
喷雾干燥技术的关键参数为：进风温度和出风温度。进风温度和出风温度过高会造成维生素等热敏性物质受热分解而损失，影响产品品质及功能，温度较低时，喷雾时粘壁严重，产品水分含量高，不利保存。
本发明的另一方面涉及使用所述的工艺制备的可替代氯化钠的天然植物营养盐，所述盐生植物选自碱蓬、海芦笋、盐角草和白刺中的一种或多种，优选地，所述盐生植物为碱蓬。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明的方法采用超声波和酶协同提取的方式进行盐生植物中盐类物质和其他营养成分的提取，通过物理和生物手段相结合的方式使得盐生植物细胞在提取过程中完全破壁，盐类物质和其他有效成分充分溶出；
（2）本发明的方法中的浆渣分离工序和干燥工序中的参数设置能够有效地与提取工序配合，能够在提取盐类物质和其他营养物质的同时，高效地量产可替代氯化钠的天然植物营养盐，取得良好的收率；
（3）本发明可以以同样的工艺手段加工制备出混合植物营养盐，该产品综合不同盐生植物的原料特性，营养价值高，能发挥更为多元的保健功能。
（4）本发明的可替代氯化钠的天然植物营养盐产品在作为咸味调味品达到人们对咸味口感满足的同时，它低钠、富钾，可有效调节人体钾钠平衡，符合人体健康的摄盐需求，并且可作为矿物质、微量元素、维生素、黄酮等营养物质和活性物质的很好来源，具备营养盐和保健盐的功能，可以称的上是一种功能性食用盐。这种植物盐的面世，将全面改善现有的单一的氯化钠食盐的格局，引发成分多样，富有营养的食用盐的开发新趋势。同时，在生产植物盐的同时，能有效利用广阔的盐碱地资源，真正改良盐碱地，实现经济效益和生态效益的统一。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
按照以下步骤制备天然碱蓬营养盐
1. 选取野生碱蓬嫩枝叶，采摘收割，收割高度为30-60cm。去除黄叶、不新鲜的茎叶以及杂草等异物，彻底清洗。
2. 为了最大限度地破坏碱蓬植物细胞壁，使储存在细胞壁中的盐类物质和其他营养物质全部释放，采用物理破壁的方式，使用破碎机对清洗后的原料进行破碎。破碎机的转速设置为250r/min。
3. 将破碎后的物料使用超声波和酶协同提取，其中，超声波的功率为450W，酶为纤维素酶和果胶酶1：2的混合物，酶的总体添加量为碱蓬嫩茎叶重量的0.5‰。为了保证酶提取的效果，选用的酶活性均大于10000U/g，提取时间持续90min。
4. 提取后采用榨汁过滤的方式进行浆渣分离。将提取过的物料置于榨汁机中压榨取汁过滤，压榨压力为8Mpa，压榨完成后汁液过80目筛。
5. 过滤后的滤液进行常温真空浓缩，为了保证物料有效成分的新鲜，从物料榨汁到真空浓缩步骤之间的间隔时间不超过1h。浓缩温度控制在35-40℃之间，真空度大于0.1Mpa，浓缩时间为30min。浓缩后的料液中，可溶性固形物的浓度为25°Brix。
6. 采用瞬时喷雾干燥法对浓缩后的料液进行干燥处理。将料液置于贮料缸中，设置喷雾干燥工艺参数：进风温度为205℃，出风温度为85℃，得到含水量小于5.0%的可替代氯化钠的天然植物营养盐，收率为5.6%。
测定天然碱蓬营养盐的各成分结果如下：NaCl含量18-25g/100g，KCl含量为21-28g/100g，黄酮含量为800-1200mg/100g。
实施例2
按照以下步骤制备天然海芦笋营养盐
1. 选取野生海芦笋嫩枝叶，采摘收割，收割高度为10-40cm。去除黄叶、不新鲜的茎叶以及杂草等异物，彻底清洗。
2. 为了最大限度地破坏海芦笋植物细胞壁，使储存在细胞壁中的盐类物质和其他营养物质全部释放，采用物理破壁的方式，使用破碎机对清洗后的原料进行破碎。破碎机的转速设置为260r/min。
3. 将破碎后的物料使用超声波和酶协同提取，其中，超声波的功率为480W，酶为纤维素酶和果胶酶1：2.5的混合物，酶的总体添加量为碱蓬嫩茎叶重量的0.4‰。为了保证酶提取的效果，选用的酶活性均大于10000U/g，提取时间持续100min。
4. 提取后采用离心过滤的方式进行浆渣分离。对提取过的物料进行离心过滤，高速离心机的转速为10000r/min，离心时间为6min，离心完成后，汁液过80目筛。
5. 过滤后的滤液进行常温真空浓缩，为了保证物料有效成分的新鲜，从物料榨汁到真空浓缩步骤之间的间隔时间不超过1h。浓缩温度控制在35-40℃之间，真空度大于0.1Mpa，浓缩时间为25min。浓缩后的料液中，可溶性固形物的浓度为28°Brix。
6. 采用真空冷冻干燥法对浓缩后的料液进行干燥处理。设置真空冷冻干燥的参数为：加热板温度为25℃，干燥时间为16h，真空度为8Kpa，物料厚度为4.0mm，冷冻温度小于-45℃，冷冻时间为4.0h。冻干后的海芦笋营养盐水分含量≤5.0%，收率为5.2%。
测定天然海芦笋营养盐的各成分结果如下： NaCl含量15-21 g/100g，KCl含量为18-24 g/100g，黄酮含量为500-800mg/100g。
实施例3
按照以下步骤制备天然盐角草营养盐
1. 选取野生盐角草嫩枝叶，采摘收割，收割高度为5-20cm。去除黄叶、不新鲜的茎叶以及杂草等异物，彻底清洗。
2. 为了最大限度地破坏盐角草植物细胞壁，使储存在细胞壁中的盐类物质和其他营养物质全部释放，采用物理破壁的方式，使用破碎机对清洗后的原料进行破碎。破碎机的转速设置为300r/min。
3. 将破碎后的物料使用超声波和酶协同提取，其中，超声波的功率为500W，酶为纤维素酶和果胶酶1：3.0的混合物，酶的总体添加量为碱蓬嫩茎叶重量的0.45‰。为了保证酶提取的效果，选用的酶活性均大于10000U/g，提取时间持续100min。
4. 提取后采用离心过滤的方式进行浆渣分离。对提取过的物料进行离心过滤，高速离心机的转速为12000r/min，离心时间为8min，离心完成后，汁液过80目筛。
5. 过滤后的滤液进行常温真空浓缩，为了保证物料有效成分的新鲜，从物料榨汁到真空浓缩步骤之间的间隔时间不超过1h。浓缩温度控制在35-40℃之间，真空度大于0.1Mpa，浓缩时间为35min。浓缩后的料液中，可溶性固形物的浓度为30°Brix。
6. 采用瞬时喷雾干燥法对浓缩后的料液进行干燥处理。将料液置于贮料缸中，设置喷雾干燥工艺参数：进风温度为195℃，出风温度为75℃，得到含水量小于5.0%的盐角草营养盐，收率为5.6%。
测定天然盐角草营养盐的各成分结果如下：NaCl含量12-20 g/100g，KCl含量为15-22 g/100g，黄酮含量为400-700mg/100g。
实施例4
按照以下步骤制备天然白刺营养盐
1. 选取野生白刺嫩枝叶，采摘收割，收割高度为30-50cm。去除黄叶、不新鲜的茎叶以及杂草等异物，彻底清洗。
2. 为了最大限度地破坏白刺植物细胞壁，使储存在细胞壁中的盐类物质和其他营养物质全部释放，采用物理破壁的方式，使用破碎机对清洗后的原料进行破碎。破碎机的转速设置为260r/min。
3. 将破碎后的物料使用超声波和酶协同提取，其中，超声波的功率为480W，酶为纤维素酶和果胶酶1：2.5的混合物，酶的总体添加量为碱蓬嫩茎叶重量的0.35‰。为了保证酶提取的效果，选用的酶活性均大于10000U/g，提取时间持续110min。
4. 提取后采用榨汁过滤的方式进行浆渣分离。将提取过的物料置于榨汁机中压榨取汁过滤，压榨压力为8Mpa，压榨完成后汁液过80目筛。
5. 过滤后的滤液进行常温真空浓缩，为了保证物料有效成分的新鲜，从物料榨汁到真空浓缩步骤之间的间隔时间不超过1h。浓缩温度控制在35-40℃之间，真空度大于0.1Mpa，浓缩时间为35min。浓缩后的料液中，可溶性固形物的浓度为28°Brix。
6. 采用真空冷冻干燥法对浓缩后的料液进行干燥处理。设置真空冷冻干燥的参数为：加热板温度为22℃，干燥时间为18h，真空度为8.5Kpa，物料厚度为4.0mm，冷冻温度小于-45℃，冷冻时间为3.5h。冻干后的白刺营养盐水分含量≤5.0%，收率为4.8%。
测定天然白刺营养盐的各成分结果如下：NaCl含量14-20 g/100g，KCl含量为15-19g/100g，黄酮含量为400-800mg/100g。
实施例5
按照以下步骤制备碱蓬和海芦笋1:1复合天然营养盐
1. 选取野生碱蓬和海芦笋嫩枝叶，采摘收割。去除黄叶、不新鲜的茎叶以及杂草等异物，彻底清洗。
2. 为了最大限度地破坏植物细胞壁，使储存在细胞壁中的盐类物质和其他营养物质全部释放，采用物理破壁的方式，使用破碎机对清洗后的原料进行破碎。破碎机的转速设置为300r/min。
3. 将破碎后的物料使用超声波和酶协同提取，其中，超声波的功率为500W，酶为纤维素酶和果胶酶1：2.5的混合物，酶的总体添加量为碱蓬嫩茎叶重量的0.4‰。为了保证酶提取的效果，选用的酶活性均大于10000U/g，提取时间持续120min。
4. 提取后采用榨汁过滤的方式进行浆渣分离。将提取过的物料置于榨汁机中压榨取汁过滤，压榨压力为8Mpa，压榨完成后汁液过80目筛。
5. 过滤后的滤液进行常温真空浓缩，为了保证物料有效成分的新鲜，从物料榨汁到真空浓缩步骤之间的间隔时间不超过1h。浓缩温度控制在35-40℃之间，真空度大于0.1Mpa，浓缩时间为35min。浓缩后的料液中，可溶性固形物的浓度为28°Brix。
6. 采用瞬时喷雾干燥法对浓缩后的料液进行干燥处理。将料液置于贮料缸中，设置喷雾干燥工艺参数：进风温度为进风温度为200℃，出风温度为75℃，得到含水量小于5.0%的可替代氯化钠的天然植物营养盐，收率为5.6%。
测定天然碱蓬和海芦笋复合营养盐的各成分结果如下：NaCl含量20-25 g/100g，KCl含量为21-28 g/100g，黄酮含量为900-1200mg/100g。
对比例1
采用实施例1中的制备工艺进行天然碱蓬营养盐的制备，保留其他所有工序和参数完全一致，改变提取步骤，不使用超声和酶协调提取。
天然碱蓬营养盐收率2.5%，各成分检测结果如下：
NaCl含量5-8g/100g，KCl含量为6-12g/100g，黄酮含量为400-600mg/100g。
对比例2
采用实施例2中的制备工艺进行天然海芦笋营养盐的制备，保留其他所有工序和参数完全一致，改变干燥步骤，将喷雾干燥工艺参数，进风温度设置为230℃，出风温度为100℃。
天然海芦笋营养盐收率1.8%，各成分检测结果如下：
NaCl含量6-12g/100g，KCl含量为7-15g/100g，黄酮含量为350-600mg/100g。
对比例3
采用实施例5中的制备工艺进行复合天然植物营养盐的制备，保留其他所有工序和参数完全一致，改变浓缩步骤，浓缩温度设置为50℃，浓缩时间设置为60min。浓缩后的料液中，可溶性固形物的浓度为50°Brix。
复合天然植物营养盐收率2.1%，各成分检测结果如下：
NaCl含量8-10g/100g，KCl含量为7-12 g/100g，黄酮含量为500-700mg/100g。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。