摘要:肉及肉制品輻照是一種利用高能電離射線提高安全性和延長(zhǎng)貨架期的非熱殺菌技術(shù),能夠有效殺滅腐敗微生物,延長(zhǎng)肉及肉制品的保質(zhì)期。以往的研究主要側(cè)重于輻照處理對(duì)肉制品的殺菌保鮮效應(yīng)及效果,以及輻照對(duì)肉類蛋白和脂質(zhì)氧化的影響規(guī)律。近幾年研究發(fā)現(xiàn),輻照在達(dá)到保鮮目的的同時(shí),通過(guò)協(xié)同其他技術(shù)能保持和改善肉類營(yíng)養(yǎng)成分和品質(zhì)特性,凸顯出了良好的應(yīng)用前景,特別是中式菜和糜類等預(yù)制菜領(lǐng)域。本文綜述了食品輻照技術(shù)在肉制品保鮮和品質(zhì)質(zhì)構(gòu)特性,提出了利用抗氧化技術(shù),可食用涂層和氣調(diào)包裝等輔助工藝來(lái)保持或提高肉制品原有品質(zhì)和風(fēng)味的建議,同時(shí)也是往后研究食品輻照科學(xué)的一個(gè)熱點(diǎn)趨勢(shì),以期為輻照技術(shù)在肉品產(chǎn)業(yè)化科學(xué)應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞:輻照;肉及肉制品;保鮮;協(xié)同技術(shù);應(yīng)用前景
肉制品味道鮮美,富含蛋白質(zhì),氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分。但同時(shí)也為多種腐敗微生物提供了良好的生長(zhǎng)條件,在生產(chǎn)、加工、分銷和儲(chǔ)存過(guò)程中更易受到污染,引起腐敗變質(zhì)。傳統(tǒng)殺菌方式(高溫、高壓和化學(xué)物質(zhì)等)雖然能控制食品中的大部分微生物,但殺菌過(guò)程中產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素會(huì)對(duì)生鮮肉類或即食性肉制品的食用品質(zhì)造成不可逆的影響,甚至?xí)?dǎo)致肉品中雜環(huán)胺等有害物質(zhì)、肉質(zhì)松弛和營(yíng)養(yǎng)流失等問(wèn)題的出現(xiàn)。食品輻照技術(shù)是一種高能射線,可以有效殺滅或減少食品中食源性致病微生物和寄生蟲(chóng),相比之下,該技術(shù)擁有非熱加工的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),有常溫殺菌,無(wú)污染無(wú)殘留和殺菌穿透力強(qiáng)等特點(diǎn),能有效地解決食品安全和食品保鮮貯藏等問(wèn)題。
目前國(guó)內(nèi)共分布有169座輻照中心,其中分布數(shù)量前三的省份是江蘇(19座)、廣東(16座)和山東(16座),發(fā)展至今已有部分食品實(shí)現(xiàn)輻照應(yīng)用,如泡椒鳳爪、臘味制品及其他風(fēng)味肉制品等。但輻照加工在食品肉類工業(yè)中的應(yīng)用仍比較局限,大部分停留在研究層面,主要是因?yàn)檩椪占庸ず螽a(chǎn)生的氧化效應(yīng)會(huì)對(duì)肉類產(chǎn)品的風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)、質(zhì)構(gòu)等造成不同程度的影響,加上公眾對(duì)于輻照等詞的憂慮仍難以放下,懷疑食品的安全可靠性,因此會(huì)顯著降低消費(fèi)者們的感官體驗(yàn)和購(gòu)買欲望。但輻照加工的優(yōu)勢(shì)仍無(wú)可比擬,近期越來(lái)越多研究表明,在達(dá)到保鮮效果的預(yù)期下,通過(guò)協(xié)同其他技術(shù),可有效地保持肉品原有品質(zhì)和改善肉制品品質(zhì)特性,這為輻照技術(shù)在肉類及其制品加工中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ),具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文針對(duì)輻照對(duì)肉及肉制品保鮮效果、質(zhì)構(gòu)影響、品質(zhì)負(fù)面影響及協(xié)同其他技術(shù)應(yīng)用效果方面的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為輻照技術(shù)在肉類工業(yè)上的科學(xué)應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和應(yīng)用參考。
1 食品輻照殺菌技術(shù)的機(jī)理
輻照技術(shù)一般有三種:γ射線輻照、電子束輻照(≤10MeV)和X射線輻照(一些國(guó)家為≤7.5MeV,中國(guó)為≤5MeV),其中又以電子加速器釋放的電子束和以60Co、137Cs源釋放的高能γ-射線為最常用的兩種食品輻照射線類型。電子束是高能電子流的一種形式,經(jīng)由電子槍加速到不同的能級(jí),產(chǎn)生粒子流和X射線等高能電子流,具有能量高且可調(diào)、輻照能量利用率高、可控性更高等特點(diǎn),常見(jiàn)于谷物或其他低密度食品殺菌。相比而言,放射性核素鈷-60在每次衰變時(shí)放出2個(gè)高能光子,能量分別為1.17MeV和1.33MeV,其能量更高、穿透能力不受厚度影響,只與射線活度以及貨物密度有關(guān),對(duì)大批量產(chǎn)品貨物的輻照殺菌更加便捷高效,因此在食品領(lǐng)域中γ射線輻照殺菌的效率更高。
食品輻照(Food irradiation),亦稱“食品照射”或“電離輻射滅菌”,指將食物暴露在游離輻射下,滅除食物上的微生物、細(xì)菌、病毒或微小蟲(chóng)類。電離輻射產(chǎn)生的γ射線與物質(zhì)相互作用后,會(huì)將一部分能量傳遞給該物質(zhì)的分子或原子,分子或原子變成離子,這些離子在食品中產(chǎn)生物理、化學(xué)和生物反應(yīng)。主要通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)殺滅病原微生物:直接作用和間接作用。直接作用是指射線對(duì)細(xì)胞的幾個(gè)組成部分造成損害,包括核酸、蛋白質(zhì)、脂類等生物大分子,使其發(fā)生電離、激發(fā)和化學(xué)鍵斷裂,這不僅會(huì)隨機(jī)造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞和功能喪失,還會(huì)使微生物失去復(fù)制或再生的能力;間接作用是先使水分子發(fā)生輻解,形成羥基自由基、水合電子、過(guò)氧化氫等強(qiáng)氧化或強(qiáng)還原的帶電物質(zhì),再作用于生物大分子導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞,從而使生物體活性受到損傷。
2 輻照對(duì)肉制品的保鮮作用
2.1 輻照對(duì)冷鮮肉類食品的保鮮作用
冷鮮肉口感好,具有汁液流失率低、質(zhì)地柔軟、滋味鮮美等特點(diǎn),已成為目前行業(yè)消費(fèi)的主要趨勢(shì)。但加工流通過(guò)程中容易受到病原微生物的感染,引起腐敗變質(zhì),縮短貨架期,也給消費(fèi)者生命健康帶來(lái)潛在威脅。
近年來(lái)有較多的文獻(xiàn)報(bào)道了輻照處理后延長(zhǎng)冷鮮肉貯藏期的研究結(jié)論。S. Hossain等研究發(fā)現(xiàn)1.5和2kGy 2種輻照劑量均能有效地控制孟加拉黑山羊肉中的腐敗細(xì)菌和病原菌,延長(zhǎng)其冷藏貨架期;雷英杰等利用電子束輻照(1~9kGy,4℃)處理生鮮豬肉,研究表明輻照處理對(duì)微生物具有良好的殺菌作用,能夠延長(zhǎng)生鮮肉貨架期5~8d;A.Islam等采用低劑量(1~3kGy)60Coγ射線輻照處理的新鮮雞肉,研究發(fā)現(xiàn)2kGy 射線照射組的總活菌數(shù)(TVC)、總大腸菌群數(shù)(TCC)、總酵母菌和霉菌數(shù)(TYMC)均顯著低于未照射組(P<0.05),而且在提高雞肉的保質(zhì)期的同時(shí),還盡量保持了雞肉原有風(fēng)味品質(zhì)。
水產(chǎn)品因生活和貯藏環(huán)境的影響,大多以冷鮮或冷凍的形式出售,其水分活度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)較高,易感染微生物后降解蛋白成氨基酸,轉(zhuǎn)化生成酮酸及具有毒性的生物胺類等小分子化合物,因此,輻照的冷殺菌應(yīng)用在水產(chǎn)品的保鮮處理上具有一定的優(yōu)勢(shì)。Y. Zhen等利用10MeV電子束輻照結(jié)合真空包裝處理大西洋鮭魚(yú)魚(yú)片可顯著延長(zhǎng)魚(yú)片的貨架期6d;郭紅霞等進(jìn)一步用低劑量(0~4kGy)電子束輻照結(jié)合真空包裝處理新鮮三文魚(yú),研究發(fā)現(xiàn)輻照劑量為1kGy時(shí)貯藏期間各鮮度指標(biāo)良好,并能最大限度地保持其感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,且能將貨架期延長(zhǎng)了6d左右;戚文元等研究發(fā)現(xiàn)4kGy輻照吸收劑量電子束輻照可有效殺滅羅非魚(yú)片中的病原微生物,保持魚(yú)肉硬度和正常風(fēng)味,延長(zhǎng)羅非魚(yú)片的冷藏時(shí)間,為冰鮮水產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)捷^遠(yuǎn)地區(qū)加工銷售提供了相對(duì)充裕的時(shí)間。而對(duì)于顏色變化較敏感的水產(chǎn)品,食品輻照處理不可避免的改變肌紅蛋白或蝦青素等跟顏色變化相關(guān)物質(zhì)的狀態(tài),引起肉類顏色的變化。瞿桂香等利用輻照處理即食小龍蝦后,小龍蝦的pH顯著升高,蝦殼a*和蝦肉的L*值差異顯著,色澤變得發(fā)暗; 輻照對(duì)肉品色澤的影響主要與肉的顏色主要由肌紅蛋白的氧化還原狀態(tài)及氧結(jié)合量來(lái)決定,可通過(guò)控制調(diào)節(jié)食品包裝內(nèi)的氣體比例含量,減少肉品色澤的變化。Esmer等研究發(fā)現(xiàn)50%O2+30%CO2+20%N2氣調(diào)包裝的冷卻肉在14d的貯藏期內(nèi)肉色穩(wěn)定。
從以上情況可以看出,輻照處理對(duì)于不同的動(dòng)物源肉類食品都能很好的達(dá)到殺滅微生物的效果,能有效提高肉類食品貯藏期。而在選擇輻照方式、劑量和相適應(yīng)的氣調(diào)等技術(shù)時(shí),既達(dá)到延長(zhǎng)保質(zhì)期的效果,也能避免輻照引起的品質(zhì)變化。
2.2 輻照對(duì)預(yù)制熟肉食品的保鮮作用
預(yù)制菜是指簡(jiǎn)單烹調(diào)或直接開(kāi)封即可食用,具有方便、高效的預(yù)先烹制菜品,在目前的年輕消費(fèi)市場(chǎng)越來(lái)越收到重視。但預(yù)制熟肉食品中一般含有的油脂和輔料含量較多,在貯藏、運(yùn)輸、消費(fèi)的過(guò)程中也易滋生腐敗微生物,縮短安全食用日期。
早在前幾年就有研究報(bào)道利用輻照處理中式傳統(tǒng)菜肴臘肉炒豇豆和筍子燒牛肉,菌落總數(shù)和霉菌在處理后均保持在較低水平,大腸菌群、金黃色葡萄球菌含量在保質(zhì)期內(nèi)始終低于檢測(cè)限,而TBA(Thiobarbituric Acid)值和粗脂肪含量總體隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈持續(xù)下降趨勢(shì),感官品質(zhì)均無(wú)明顯變化,且食用接受度較高,開(kāi)拓輻照應(yīng)用在預(yù)制菜的前景。張開(kāi)偉等進(jìn)一步利用輻照技術(shù)處理無(wú)錫肉釀面筋,輻照劑量達(dá)到4kGy時(shí)能有較強(qiáng)的殺菌能力,且無(wú)錫肉釀面筋品質(zhì)保持良好;張揚(yáng)等研究發(fā)現(xiàn)輻照處理對(duì)鹽水鴨、烤鴨的殺菌效果明顯,對(duì)肉鴨產(chǎn)品的a*值、b*值、L*值沒(méi)有明顯的影響,而氨基酸含量則隨著劑量的升高降低;李娜等進(jìn)一步利用電子束輻照處理對(duì)燒雞品質(zhì)的影響,其pH、TBA值、感官指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)均優(yōu)于未經(jīng)輻照處理的對(duì)照組,燒雞的保質(zhì)期相比對(duì)照組延長(zhǎng)了15d,高效的延長(zhǎng)了燒雞在消費(fèi)市場(chǎng)上的流通時(shí)間。
除此之外,將輻照技術(shù)應(yīng)用在國(guó)外特色食品,如熱狗,培根和牛肉餅也能達(dá)到預(yù)期的效果。Y. K. Ham等研究發(fā)現(xiàn)不同輻照方式(γ射線、電子束和X 射線)和劑量水平處理熟牛肉餅和豬肉香腸后,煮熟的牛肉餅和豬肉香腸的pH值不受輻射源或劑量的影響,也有效地減少兩種食品中的需氧細(xì)菌總數(shù),但加速了肉的的脂肪氧化;何立超等研究發(fā)現(xiàn)輻照(1~9kGy)可以顯著降低火腿腸脂肪和蛋白質(zhì)的氧化穩(wěn)定性,5kGy劑量輻照對(duì)豬肉火腿腸中的微生物起到有效抑制作用。因此大多數(shù)預(yù)制菜品在烹調(diào)后的營(yíng)養(yǎng)成分較穩(wěn)定,不易受到輻解自由基氧簇的干擾,很難受到輻照的影響。但不同的輻照來(lái)源對(duì)加工肉制品的品質(zhì)屬性也有不同的影響,對(duì)于色澤敏感和脂肪含量較高的肉類食品也難免會(huì)受到自由基氧簇環(huán)境的劣變影響,在輻照后的貯藏期間里無(wú)法像輻照異味那樣復(fù)原,從而會(huì)影響消費(fèi)者的感官體驗(yàn)。
3 輻照對(duì)肉制品質(zhì)構(gòu)特性的影響
過(guò)去的研究往往集中于輻照引起肉類蛋白和脂質(zhì)氧化對(duì)食品體系的負(fù)面影響,如輻照會(huì)導(dǎo)致肉及肉制品的保水性、質(zhì)構(gòu)特性以及蛋白消化率的影響。但近年來(lái)有研究報(bào)道指出在適宜輻照的條件下,不僅能改善肉類制品的質(zhì)構(gòu)特性,還可以利用協(xié)同技術(shù)維持或提高肉制品品質(zhì)。因此食品輻照技術(shù)將有可能成為肉類工業(yè)中的新型修飾或加工手段。
3.1 肉類嫩度品質(zhì)
肌原纖維蛋白(myofibrillar protein,MP)是肌肉中最豐富的蛋白質(zhì),是肌纖維的重要組成部分。輻照通過(guò)影響有關(guān)蛋白的水解,直接影響了肌原纖維、結(jié)締組織(膠原蛋白)的結(jié)構(gòu),從而進(jìn)一步引起肉品質(zhì)構(gòu)的變化,也是提升肉類嫩度最直接的原因。S.R.Kanatt等利用輻照(0、2.5、5和10kGy)處理印度三種常見(jiàn)肉類(雞肉、羊肉和水牛)嫩度,發(fā)現(xiàn)2.5kGy的劑量改善了三種肉類的嫩度,而水牛肉剪切力的降低更為明顯,肌纖維蛋白和膠原蛋白溶解度以及TCA可溶性蛋白質(zhì)含量在輻照后顯著增加。M.Zhang等研究發(fā)現(xiàn)輻照引起的蛋白質(zhì)硫醇氧化損失,增加輻照劑量水平造成肌原纖維蛋白和膠原蛋白片段的降解,從而降低肉類食品的剪切力值。而在針對(duì)嫩度提升的研究中,適宜的輻照劑量和協(xié)同技術(shù)具有很好的應(yīng)用模式。P. Kuttinarayanan等通過(guò)輻照和電刺激對(duì)牛肉嫩度的改善具有協(xié)同作用,利用2.5kGy劑量輻照處理會(huì)影響牛肉鈣蛋白酶(calpain)對(duì)蛋白質(zhì)水解程度,剪切力值比對(duì)照組降低了2.35kgf,牛肉嫩度顯著增加。
對(duì)于輻照處理提升肉類嫩度還應(yīng)具有合適的條件,R.L.J等驗(yàn)證了在輻照處理后高度氧化環(huán)境降低了β-鈣蛋白的活性和自溶能力,而m-鈣蛋白的活性不受輻射的影響,β-calain的失活直接減少了肌原纖維蛋白水解量,從而降低牛排的嫩化程度。L.A.Sales等認(rèn)為輻照加工并沒(méi)有提升冷凍的牛肉的嫩度,而認(rèn)為冷凍/解凍和陳化才是改善牛肉嫩度的有效技術(shù),說(shuō)明γ射線輻照冷凍肉制品形成氧化環(huán)境還受到自身水分子狀態(tài)和活度的影響,在結(jié)晶水里射線能量難以活化水分子形成自由基,進(jìn)而降低自由基氧化效應(yīng)。同樣,輻照引起的高濃度氧化環(huán)境也會(huì)抑制鈣蛋白酶降解肌纖維,另一方面由于冷凍肉類的水分活度不高,降低輻解水產(chǎn)生自由基氧簇的強(qiáng)度和與自由基活性基團(tuán)結(jié)合的幾率,因此激活自由基氧化的環(huán)境是嫩度提升的不可或缺的條件之一。
輻照對(duì)肉品質(zhì)構(gòu)影響的程度還取決于輻照劑量、溫度、pH值、包裝形式、貯藏時(shí)間、肌肉類型與含水量,不同種類或不同狀態(tài)蛋白質(zhì)的輻照敏感性各不相同,在含水量比較低的情況下,蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)輻照后則傾向于蛋白質(zhì)多肽鏈的斷裂,但這種情況下,由于水分子電離出的自由基遷移受限,因此輻照對(duì)肉制品質(zhì)構(gòu)影響程度較小。而在含水量比較高的肉制品中,肌肉蛋白對(duì)輻照的敏感性較高,肌纖維斷裂引起嫩度的提升的可能性就越高。
3.2 肉類凝膠性能
蛋白質(zhì)的凝膠性能是決定肉類食品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的關(guān)鍵因素,直接影響肉制品的組織特性、保水性、粘結(jié)性以及產(chǎn)品得率,同時(shí)也是判別糜類制品優(yōu)劣的重要能力。
輻照在延長(zhǎng)肉制品貯藏期的同時(shí),還會(huì)影響內(nèi)源性轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(transglutaminase,TGase)的結(jié)構(gòu)及其活性,從而促進(jìn)肉糜凝膠的形成效果。S. Deng等研究發(fā)現(xiàn)輻照降低了魚(yú)糜凝膠中三氯乙酸可溶性多肽的含量,降低了α-螺旋含量,增加了β-折疊含量,這種轉(zhuǎn)化會(huì)更有利于蛋白質(zhì)變性和凝膠形成,凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密有序,凝膠強(qiáng)度、白度和持水性均高于未輻照的魚(yú)糜凝膠。肉糜熱誘導(dǎo)凝膠形成過(guò)程涉及非特異性締合和疏水相互作用,而二硫鍵在該過(guò)程中起重要作用。X.Lin等進(jìn)一步用電子束和熱處理帶魚(yú)魚(yú)糜,促進(jìn)了研磨和凝固過(guò)程中非極性基團(tuán)之間的疏水相互作用,二硫鍵的形成促進(jìn)魚(yú)糜形成的凝膠性能。X. Lin等同樣對(duì)帶魚(yú)魚(yú)糜進(jìn)行高達(dá)9kGy的電子輻照,在7kGy時(shí)增加了亮度和可表達(dá)的水量,且凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊湊,凝膠強(qiáng)度值達(dá)到最高。
總結(jié)以上情況,一方面輻照通過(guò)氧化促進(jìn)羰基含量生成、減少總巰基的含量和α-螺旋的解離,有效導(dǎo)致肌球蛋白重鏈(MHC)的顯著聚集,蛋白質(zhì)交聯(lián)性的增強(qiáng),蛋白肽鏈相互作用形成致密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。另一方面,蛋白二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)的變化以及粒徑的改變極大地促進(jìn)了水和肌肉蛋白分子之間的相互作用,增強(qiáng)的無(wú)序二級(jí)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部氫鍵有利于蛋白變性并進(jìn)一步阻止水進(jìn)入內(nèi)部,極大地破壞了肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的氫鍵重排,利于弱肌球蛋白重鏈的較弱MP凝膠,蛋白內(nèi)部聚集速度快于展開(kāi)速度的趨勢(shì),從而形成彈性凝膠基質(zhì)和牢固的凝膠質(zhì)地。
4 輻照協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用
食品輻照技術(shù)一般不會(huì)引起食品中原子核的變化,但會(huì)產(chǎn)生一些其他的化學(xué)反應(yīng),比如食品中的 核酸、蛋白質(zhì)、脂類等生物大分子經(jīng)輻照后易發(fā)生電離、激發(fā)和化學(xué)鍵斷裂,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞和功能喪失,其次食物中的水分子發(fā)生輻解,形成羥基自由基、水合電子、過(guò)氧化氫等強(qiáng)氧化或強(qiáng)還原的帶電物質(zhì),再作用于生物大分子,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞,從而使生物體活性受到損傷。因此,輻照肉制品在實(shí)際生產(chǎn)中存在一些瓶頸,常常需要其他輔助措施完成輻照工藝,保持或提高肉制品原有品質(zhì)和風(fēng)味,這也是往后研究食品輻照科學(xué)的一個(gè)熱點(diǎn)趨勢(shì)。
4.1 抗氧化技術(shù)
天然抗氧化劑因其安全性高、抗氧化活性強(qiáng),具有延緩肉質(zhì)劣變、延長(zhǎng)貨架期的作用,被廣泛應(yīng)用于肉類食品中的保鮮??寡趸瘎┠芘c輻解產(chǎn)生的超氧化物陰離子等活性氧簇結(jié)合,降低活性自由基與蛋白質(zhì)外部敏感基團(tuán)或脂質(zhì)結(jié)合,從而抑制或延緩肉制品蛋白質(zhì)、脂肪產(chǎn)生氧化效應(yīng),保護(hù)肉品色澤和品質(zhì)的兩方面。
在肉制品色澤保護(hù)的研究中,劉文龍等將天然抗氧化劑茶多酚(TP)和葡萄籽提取物(GSE)應(yīng)用到輻照(3kGy)豬肉的保鮮中,發(fā)現(xiàn)抗氧化劑的添加能夠減緩輻照產(chǎn)生自由基而引起的氧化效應(yīng),避免肉色褐變,保持了原有感官品質(zhì),對(duì)延長(zhǎng)貨架期也有不錯(cuò)的效果。H. Ziyi等進(jìn)一步在豬肉中添加殼聚糖、香芹酚、茶多酚,采用2kGy輻照劑量的γ射線處理新鮮豬肉,處理后沙門(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌數(shù)大幅減少,豬肉色澤沒(méi)有受到較大影響,脂質(zhì)氧化得到減緩;S. Ayari等研究表明利用肉桂醛、抗壞血酸和十水焦磷酸鈉組成的生物活性化合物結(jié)合γ輻射(2kGy)對(duì)碎牛肉可以有效降低肉類樣品的微生物數(shù)量,能有效抑制輻照處理后產(chǎn)生的氧化反應(yīng)和風(fēng)味的劣變;何立超等研究發(fā)現(xiàn)維生素E、茶多酚、迷迭香提取物3種抗氧化劑均能有效抑制輻照誘導(dǎo)的豬肉火腿腸蛋白質(zhì)和脂肪的氧化,減少輻照異味的形成,說(shuō)明抗氧化劑能有效的與輻照產(chǎn)生的活性氧簇自由基結(jié)合,從而控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(蛋白脂肪)氧化的發(fā)生,進(jìn)一步抑制不良風(fēng)味的產(chǎn)生。M.S.Arshad等利用兩個(gè)劑量(1kGy和2kGy)的γ輻照和3%姜黃粉(TP)聯(lián)合處理,2kGy+TP處理的雞肉在微生物和物理化學(xué)品質(zhì)、抗氧化活性以及雞肉的感官特性方面都可以達(dá)到最佳。
不僅如此,抗氧化劑復(fù)配和協(xié)同還能有效減緩輻照引起的肉制品中脂質(zhì)氧化,降低了亞硝酸鹽含量,且不影響肉制品的pH值和感官特性。白嬋等研究表明分別用無(wú)菌蒸餾水(對(duì)照)、大蒜素、4kGy 60Co-γ射線輻照、0.3g/100mL葡萄籽提取物以不同結(jié)合方式處理新鮮鱸魚(yú)片,能有效減緩鱸魚(yú)脂質(zhì)氧化,減少菌落總數(shù),延緩汁液流失率。M.F. Nisar等表明添加辣木葉粉(MLP)后都能提高肉類中氨基酸和脂肪酸的含量,將1.5kGy輻照結(jié)合2%MLP還有利于雞肉的保鮮貯藏。
4.2 可食用涂層技術(shù)
天然來(lái)源制備的可食用涂層和薄膜因其生物活性特性,如抗真菌、抗菌和抗氧化活性,受到了特別的關(guān)注,發(fā)展成為一種食品添加劑的載體,如香料、抗菌劑、抗氧化劑和酶。這種類型的包裝可以調(diào)節(jié)功能化合物向食品中的釋放,并保持食品表面高水平的添加劑。
P. Hassanzadeh等利用低劑量γ輻照(2.5kGy)和添加葡萄籽提取物(0.1%)的殼聚糖可食涂膜(2%)處理雞胸肉,研究表明該處理對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)有顯著的抑制作用(P<0.05)和脂質(zhì)氧化具有保護(hù)作用,保質(zhì)期至少延長(zhǎng)了14d。γ射線輻照和殼聚糖復(fù)合活性涂層作為屏障系統(tǒng),阻礙了外來(lái)病原微生物、化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入,在輻照處理殺菌后同樣起到保護(hù)肉類環(huán)境作用;M. Vladimir等研究表明番木瓜乙醇提取物的可食性涂膜的聯(lián)合處理,雞腿肉樣品在輻照后和冷藏過(guò)程中硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)(TBARS)含量略有增加,但對(duì)總揮發(fā)性氮(TVB-N)含量沒(méi)有影響,有效地去除腐敗微生物的同時(shí),能延長(zhǎng)冷藏的貨架期,并且改善輻照引起雞腿肉的不良感官和安全性。
殼聚糖、殼聚糖-茶多酚或殼聚糖-香芹酚具有殺菌活性,并與輻照相加或協(xié)同作用滅活新鮮豬肉上的沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌,提供了理想的安全邊際。M.S.Rao等將羊肉烤肉串和五花培根等肉制品用殼聚糖包被并在用4kGy輻照處理,發(fā)現(xiàn)可顯著延緩脂質(zhì)過(guò)氧化,并可防止微生物生長(zhǎng)而導(dǎo)致的腐敗。利用天然活性涂層或抗菌藥物(殼聚糖、香芹酚、茶多酚)結(jié)合輻照處理,能在低劑量輻照有效的滅活食源性病原體,延緩脂質(zhì)氧化和保護(hù)肉制品色澤,為提高肉類安全和肉類質(zhì)量提供一種新的解決方案。
4.3 氣調(diào)包裝
氣調(diào)保藏是一種改變所處環(huán)境氣體組成成分的保藏方法,具有低成本、安全性高、能較好保持肉制品的風(fēng)味、色澤、品質(zhì)以及營(yíng)養(yǎng)等特點(diǎn)。通過(guò)氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)食品進(jìn)行密封包裝,調(diào)整氣體含量比例,降低過(guò)氧化物的生成,緩解電離輻照帶來(lái)的氧化反應(yīng)。
張海偉等初步研究表明,添加抗氧化劑并結(jié)合真空包裝能顯著降低輻照豬肉糜中的脂肪氧化,冷卻肉的脂肪氧化方面真空包裝要優(yōu)于有氧包裝;蔣慧亮等利用氣調(diào)包裝結(jié)合電子束對(duì)蚌肉的保鮮效果,表明50%CO2+30%N2+20%O2氣調(diào)包裝結(jié)合電子束處理后蚌肉的冰藏貨架期能達(dá)到28d,相較于空白組延長(zhǎng)了16d,且能更好抑制蚌肉中的微生物的增長(zhǎng),減少蚌肉中揮發(fā)性鹽基氮的產(chǎn)生,降低蚌肉中TBA值;陳尚戊等進(jìn)一步結(jié)合氣調(diào)方式處理豬肉,發(fā)現(xiàn)35%O2+35%CO2+30%N2組對(duì)減緩了輻照生鮮豬肉的脂肪氧化速度,對(duì)維持輻照生鮮豬肉的感官品質(zhì)、抑菌有積極作用;周亞軍等采用不同劑量輻照處理真空包裝和氣調(diào)包裝(75%CO2+25%N2)醬牛肉,發(fā)現(xiàn)輻照劑量與殺菌效果呈正相關(guān),輻照劑量在4~6kGy時(shí)醬牛肉品質(zhì)較好,氣調(diào)包裝醬牛肉4kGy輻照貯藏品質(zhì)較佳,貨架期可達(dá)18d。
表1 輻照協(xié)同氣調(diào)包裝技術(shù)在肉制品品質(zhì)改善中的應(yīng)用
樣品 | 處理?xiàng)l件 | 處理效果 |
豬五花肉糜 | 抗氧化劑+真空包裝 | 添加抗氧化劑并結(jié)合真空包裝能顯著降低輻照豬肉糜中的脂肪氧化 |
蚌肉 | 體積分?jǐn)?shù) 50%CO2+30%N2+20%O2 |
減少蚌肉中揮發(fā)性鹽基氮的產(chǎn)生和減緩脂肪氧化,有效抑制蚌肉中的微生物增長(zhǎng),貨架期達(dá)28d,延長(zhǎng)了16d |
生鮮豬肉 | 體積分?jǐn)?shù) 35%O2+35%CO2+30%N2 |
減緩了輻照生鮮豬肉的脂肪氧化速度,對(duì)維持輻照肉的感官品質(zhì)、抑菌有積極作用,貨架期延長(zhǎng)了5d以上 |
醬牛肉 | 體積分?jǐn)?shù) 75%CO2+25%N2 |
輻照劑量在4~6kGy時(shí)醬牛肉品質(zhì)較好,超過(guò)則會(huì)出現(xiàn)輻照異味,保質(zhì)期可達(dá)18d |
雞胸肉 | 體積分?jǐn)?shù) 70%CO2+30%N2 |
高劑量輻照(4kGy)并貯藏25d以后,TBARS值仍未超過(guò)1mg/kg |
冷卻豬肉 | 體積分?jǐn)?shù) 60%O2+30%CO2+10%N2 |
提高輻照豬肉的品質(zhì),脂肪氧化少而且肉的色澤穩(wěn)定,無(wú)任何異味 |
醬牛肉 | 體積分?jǐn)?shù) 75%CO2+25%N2 |
對(duì)脂肪氧化有一定的控制作用,對(duì)醬牛肉的顏色沒(méi)有顯著影響,能有效延長(zhǎng)醬牛肉的貨架期4天 |
4.4 其他技術(shù)
近年來(lái),在食品輻照技術(shù)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上引入其他非熱殺菌技術(shù)(如高壓處理(High Pressure)、高強(qiáng)度脈沖、酸性電解水(Acidic electrolyzed water,AEW)和陳化技術(shù)),降低輻照處理引起的氧化不良效應(yīng),延長(zhǎng)食品的貯藏期。A.U.Alahakoon等研究表明,柑橘皮提取物(CPE;2%)與電子束輻照(EB;1和2kGy)和高壓(HP;300和400MPa)的協(xié)同作用是一種在不影響調(diào)味雞肉感官屬性的情況下延長(zhǎng)腌制產(chǎn)品的保質(zhì)期的有效方法;酸性電解水具有較低的pH、較高的有效氯濃度(Available chlorine concentration,ACC)和氧化還原電位(Oxidation- reduction potential,ORP),且對(duì)人體是安全無(wú)害的,張昊宇等采用輻照和酸性電解水結(jié)合處理小龍蝦仁,發(fā)現(xiàn)酸性電解水結(jié)合輻照的殺菌效果顯著(P<0.05)。
表2 輻照協(xié)同其他技術(shù)在肉制品品質(zhì)改善中的應(yīng)用
樣品 | 處理?xiàng)l件 | 處理效果 |
雞肉 | 柑橘皮提取物(CPE:2%)與電子束輻照和高壓 | 不影響調(diào)味雞肉感官屬性的情況下腌制產(chǎn)品的保質(zhì)期 |
小龍蝦仁 | 輻照+酸性電解水 | 殺菌效果顯著,且不影響蝦仁食用品質(zhì) |
牛肉 | 輻照+老化技術(shù) | 剪切力值降低和IMP下降,次黃嘌呤增加,在低老化溫度下縮短老化時(shí)間可以減少脂肪氧化程度 |
牛肉 | 輻照+真空包裝 | 增加牛肉高鐵肌紅蛋白含量,但也會(huì)增加膠原蛋白的溶解度,從而降低牛肉的剪切力 |
牛肉 | 輻照+反復(fù)凍融 | 改善蛋白質(zhì)氧化及品質(zhì)的影響 |
草魚(yú)魚(yú)糜 | 輻照+微波加熱 | 減少電子束輻照對(duì)于草魚(yú)魚(yú)糜氣味不利的影響 |
5 結(jié)語(yǔ)與展望
食品輻照技術(shù)也稱為“冷巴氏殺菌”,其殺菌效率高,也在改善輻照引起的肉制品劣變和提高肉糜凝膠性能的應(yīng)用方面也表現(xiàn)很大的潛力,將會(huì)成為修飾和加工肉及肉制品的一種新型手段。但目前輻照食品行業(yè)仍然面臨阻礙發(fā)展的一系列問(wèn)題:如缺乏符合食品輻照發(fā)展的法律法規(guī)體系;食品輻照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及工藝標(biāo)準(zhǔn)修訂嚴(yán)重滯后于技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展;沒(méi)有完善的輻照食品研究、管理體系;行政管理人員和公眾對(duì)輻照食品缺乏認(rèn)識(shí)等。
因此將食品輻照技術(shù)與食品肉類工業(yè)的應(yīng)用銜接,滿足更多人的消費(fèi)需求,就應(yīng)重視基礎(chǔ)研究,加大科研投入,加強(qiáng)對(duì)輻照食品安全性的研究、新輻照食品產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、新應(yīng)用領(lǐng)域的研究;制定新的《輻照食品安全管理方法》、完善食品輻照標(biāo)準(zhǔn)體系;擴(kuò)大食品輻照產(chǎn)業(yè)化的品種和規(guī)模;建立與國(guó)際接軌的輻照食品鑒定標(biāo)準(zhǔn)和方法,促進(jìn)輻照食品貿(mào)易的發(fā)展;加大力度宣傳、提高輻照食品的可接受性。
食品輻照經(jīng)過(guò)了60年的世界性的研究,已被證明是一種有效地提高食品安全性和延長(zhǎng)食品貨架期的加工方式;食品輻照已經(jīng)成功充實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng),顯示出旺盛的生命力和巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,且具有其他技術(shù)不能比擬的優(yōu)勢(shì),這也必使其擁有廣闊的發(fā)展前景,有望成為保障國(guó)家食品安全的有利武器。