摘要 柵欄技術(shù)是多種保藏方式的科學(xué)的結(jié)合,應(yīng)用在肉類加工中,它不僅延長肉類的保質(zhì)期,還能有效保持肉類的營養(yǎng)和風(fēng)味。主要介紹柵欄技術(shù)原理及其在肉類保藏中的應(yīng)用,并展望了柵欄技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞 柵欄技術(shù) 柵欄因子 肉類 保藏
1 柵欄技術(shù)的原理
柵欄技術(shù)是由德國Kulnlbach肉類研究中心的Leistlqer和Roble教授于1976年首先提出的,他將食品防腐的常用方法如高溫處理、低溫冷藏、降低水分活性及酸化等稱為柵欄因子,柵欄因子共同防腐作用的內(nèi)在統(tǒng)一,稱作柵欄技術(shù)。
柵欄技術(shù)的目的就是應(yīng)用柵欄因子的有機(jī)結(jié)合來延緩食品的變質(zhì)。近年來人們對柵欄技術(shù)的認(rèn)識正在逐步擴(kuò)大,其應(yīng)用也逐年增加。常用的“柵欄”有以下:
(1) 溫度:高溫或低溫。
(2) pH值:高酸度或低酸度。
(3) Aw:高水分活度或低水分活度。
(4) Eh:高氧化還原電位或低氧化還原電位。
(5) 氣調(diào):二氧化碳、氧氣、氮?dú)獾取?/div>
(6) 包裝:真空包裝、活性包裝、無菌包裝、涂膜包裝。
(7) 壓力:(超) 高壓或低壓。
(8) 輻照:紫外、微波、放射性輻照等。
(9) 物理加工法:阻抗熱處理、高壓電場脈沖、射頻能量、振動磁場、熒光滅活、超聲處理等。
(10) 微結(jié)構(gòu):乳化法等。
(11) 競爭性菌群:乳酸菌等有益菌固態(tài)發(fā)酵法等。
(12) 防腐劑:有機(jī)酸、亞硝酸鹽、硝酸鹽、乳酸鹽、醋酸鹽、山梨酸鹽、抗壞血酸鹽、異抗壞血酸鹽等。
每一種方法就是一道防止微生物生長繁殖的柵欄。目前認(rèn)為,任何一種防腐措施都有缺陷,必須采用綜合保鮮技術(shù),發(fā)揮各自優(yōu)勢,達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)、效果相乘的目的。以肉品為例,研究表明,肉品中各柵欄因子之間具有協(xié)同作用,當(dāng)肉制品中有兩個或兩個以上的柵欄因子共同作用時,其作用效果強(qiáng)于這些因子單獨(dú)作用的疊加。這主要是因?yàn)椴煌瑬艡谝蜃舆M(jìn)攻微生物細(xì)胞的不同部位,如細(xì)胞壁、DNA、酶系統(tǒng)等,改變細(xì)胞內(nèi)的pH值、Aw、氧化還原電位,使微生物體內(nèi)的動平衡被破壞,即“多靶保藏”效應(yīng)( Leistner,1979)。但是對于某一個單獨(dú)的柵欄因子來說,其作用強(qiáng)度的輕微增加即可對肉制品的貨架穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著的影響,因此只需采取溫和措施,每種技術(shù)只用到中等水平,可避免營養(yǎng)損失。如何利用柵欄因子特別是它們之間的協(xié)同作用是肉品保鮮的關(guān)鍵。
2 肉類加工中常用柵欄因子分析
食品保藏中已經(jīng)得到應(yīng)用和有潛在應(yīng)用價值的柵欄因子的數(shù)量已經(jīng)超過100個,其中最常用的是:溫度、pH 值、水分活度(Aw),以及高壓、光效應(yīng)、氣調(diào)、可食性外包裝、競爭性菌群等,而肉品加工中常用的柵欄有以下幾類。
2.1 熱加工(H)
高溫?zé)崽幚硎亲畎踩妥羁煽康娜庵破繁2胤椒ㄖ?。加熱處理就是利用高溫對微生物的致死作用。從肉制品保藏的角度,熱加工指的是兩個溫度范疇:即殺菌和滅菌。
2.1.1 殺菌
殺菌是指將肉品的中心溫度加熱到65℃~75℃的熱處理操作。在此溫度下,肉制品內(nèi)幾乎全部酶類和微生物均被滅活或殺死,但細(xì)菌的芽孢仍然存活。因此,殺菌處理應(yīng)與冷藏相結(jié)合,同時要避免肉制品的二次污染。
2.1.2 滅菌
滅菌是指肉制品的中心溫度超過100℃的熱處理操作。其目的在于殺死細(xì)菌的芽孢,以確保產(chǎn)品在流通溫度下有較長的保質(zhì)期。但經(jīng)滅菌處理的肉制品中仍存有一些耐高溫的芽孢,只是量少并處于抑制狀態(tài)。在偶然的情況下,經(jīng)一定時間,仍有芽孢增殖導(dǎo)致肉制品腐敗變質(zhì)的可能。因此,應(yīng)對滅菌之后的保存條件予以重視。
2.2 低溫保藏(t)
低溫保藏是控制肉類制品腐敗變質(zhì)的有效措施之一。低溫可以抑制微生物生長繁殖的代謝活動,降低酶的活性和肉制品內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的速度,延長肉制品的保藏期。如當(dāng)溫度降到-10℃~-15℃ 時,除了少數(shù)嗜冷菌外,大多數(shù)細(xì)菌都已停止發(fā)育。但溫度過低,會破壞一些肉制品的組織或引起其它損傷,而且耗能較多。因此在選擇低溫保藏溫度時,應(yīng)從肉制品的種類和經(jīng)濟(jì)兩方面來考慮。肉制品的低溫保藏包括冷藏和凍藏。冷藏就是將新鮮肉品保存在其冰點(diǎn)以上但接近冰點(diǎn)的溫度,通常為–1℃~7℃。在此溫度下可最大限度地保持肉品的新鮮度,但由于部分微生物仍可以生長繁殖,因此冷藏的肉品只能短期保存。凍藏是把肉進(jìn)行深度冷凍(內(nèi)部也結(jié)冰),使其中大部分汁液凍結(jié)成冰,中心溫度一般降至–18℃為宜。在此溫度下可阻止各種酶的活性,延緩氧化作用進(jìn)程,可進(jìn)行長期貯藏。
2.3 水分活性(Aw)
水分活性是肉品中的水的蒸汽壓與相同溫度下純水的蒸汽壓之比。當(dāng)環(huán)境中的水分活性值較低時,微生物需要消耗更多的能量才能從基質(zhì)中吸取水分?;|(zhì)中的水分活性值降低至一定程度,微生物就不能生長。一般大部分細(xì)菌生長的最低Aw均大于0.94,且最適Aw 均在0.995以上。如傳統(tǒng)的中國臘腸就是通過降低水分活度為主要柵欄因子來保證產(chǎn)品質(zhì)量的,其Aw值是0.75左右。隨著食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,食品水分活性的重要性愈來愈受到人們的重視,各國科學(xué)家正在研究通過控制水分活性來達(dá)到免殺菌保存食品的新途徑。
3 柵欄技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展
在常規(guī)柵欄因子之外,近年各國研究人員正在積極研究各種新型實(shí)用的柵欄因子,希望以更低的成本獲得更合適的保鮮方式。
3.1 氣調(diào)技術(shù)
氣調(diào)保鮮技術(shù)較多應(yīng)用在鮮肉保鮮上,其機(jī)理是通過在包裝內(nèi)充入一定的氣體,破壞或改變微生物賴以生存繁殖的條件,以達(dá)到保鮮的目的。氣調(diào)包裝用的氣體通常為CO2、O2
和N2。每種氣體對鮮肉的保鮮作用不同,通過這3種氣體的不同配比,可達(dá)到相應(yīng)的效果。
3.1.1 100%純CO2氣調(diào)
在冷藏條件下,充入純CO2至飽和可大大提高鮮肉的保存期,用這一方式保存豬肉可達(dá)15周。純CO2氣調(diào)包裝適合于批發(fā)的、長途運(yùn)輸?shù)?、要求較長保存期的銷售方式。
3.1.2 75%O2+25%CO2氣調(diào)
用75%O2+25%CO2組成的混合氣體充入鮮肉包裝內(nèi),既可形成氧合肌紅蛋白,又可使肉在短期內(nèi)防腐保鮮。在冷藏條件下,可保存10~14d。這種氣調(diào)保鮮適合于在當(dāng)?shù)劁N售的零售包裝。
3.1.3 50%O2+25%CO2+25%N2氣調(diào)
用50%O2+25%CO2+25%N2組成的混合氣體作為保護(hù)氣體充入鮮肉包裝內(nèi),既可使肉色鮮紅、防腐保鮮,同時又可防止因CO2逸出包裝盒受大氣壓力壓蹋。這種氣調(diào)包裝同樣是一種適合于在本地超市銷售的零售包裝形式。在冷藏條件下,保存期可達(dá)到14d。
3.2 輻照技術(shù)
肉品輻射貯藏是利用放射性核素發(fā)出的射線,在一定劑量范圍內(nèi)輻照肉,殺滅其中的害蟲,消滅病原微生物及其他腐敗細(xì)菌,或抑制肉品中某些生物活性物質(zhì)和生理過程,從而達(dá)到保藏或保鮮的目的。輻照殺菌又分消毒殺菌和完全殺菌,其主要區(qū)別是輻照劑量的差別,通過控制劑量,來達(dá)到部分或全部的殺菌效果。
3.3 細(xì)菌素應(yīng)用
Nisin是第一個被發(fā)現(xiàn)的具有殺菌能力的細(xì)菌素,也是目前唯一被允許用作肉類食品防腐保鮮劑的細(xì)菌素,是從鏈球菌屬的乳酸鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)物中提取的一類多肽化合物,又稱乳酸鏈球菌肽。Nisin可抑制大多數(shù)革蘭氏陽性菌(特別是可生成孢子的細(xì)菌),如乳桿菌、鏈球菌、明串珠菌、小球菌、葡萄球菌、李斯特菌以及芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌等。它能夠有效地阻止肉毒梭狀芽孢桿菌的孢子發(fā)芽,其在保鮮中的重要價值在于對芽孢桿菌的有效作用,這些孢子是食品腐敗的主要微生物。Nisin已在國內(nèi)外應(yīng)用于肉制品加工中。
3.4 超高壓
超高壓加工是指用100MPa以上(100~1000MPa)的靜水壓力對食品物料進(jìn)行處理,達(dá)到滅菌、物料改性和改變食品的某些理化反應(yīng)速度的效果,也叫超高壓低溫殺菌。大部分應(yīng)用的高壓處理過程是純物理過程,具有瞬間壓縮、作用均勻、操作安全和耗能低的特點(diǎn),其最大優(yōu)越性在于這種技術(shù)是目前人們發(fā)現(xiàn)的能最好保持食物天然色、香、味和營養(yǎng)成分的加工技術(shù),同時它也可用來改善食品的組織結(jié)構(gòu)或生成新型食品。目前這種技術(shù)在歐美的食品加工中已廣泛應(yīng)用。
超高壓技術(shù)作為一種新興的食品處理技術(shù),用于肉類加工可以實(shí)現(xiàn)成型、殺菌、嫩化,并可以在包裝后進(jìn)行處理,在改善肉品質(zhì)、抑菌和節(jié)能等方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢,同時也防止了產(chǎn)品的二次污染,為肉品的加工、貯藏和開發(fā)提供了新途徑。
4 小結(jié)
柵欄技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于肉類食品的保藏,不過它與高新技術(shù)結(jié)合才是最有效的?,F(xiàn)代肉類保藏中,將柵欄技術(shù)與關(guān)鍵危害點(diǎn)(HACCP) 、良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP) 和微生物預(yù)報(bào)技術(shù)相結(jié)合。這樣可以有針對性的選擇、調(diào)整柵欄因子,再利用HACCP 的監(jiān)控體系,保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。應(yīng)用柵欄技術(shù)進(jìn)行肉品設(shè)計(jì)和加工既可通過此技術(shù)預(yù)估加工肉品的可貯性和質(zhì)量特性,也可以幾個最重要的柵欄因子作為基礎(chǔ)建立模式,較為可靠地預(yù)測出肉品內(nèi)微生物生存情況。柵欄技術(shù)與現(xiàn)代新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合是未來發(fā)展方向。
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