摘要:冷鮮肉因其具有較好的口感,較高的營養(yǎng)價值和安全系數(shù),廣受消費者青睞,但是較短的貨架期制約了冷鮮肉產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,對冷鮮肉進(jìn)行保鮮處理從而延長其貨架期是亟待解決的關(guān)鍵核心問題??墒承酝磕ぷ鳛橐环N新型保鮮技術(shù),可以在一定程度上解決冷鮮肉的包裝及保鮮問題,延長其貨架期。本文綜述了可食性涂膜保鮮技術(shù)的原理、工藝及材料,例舉其在肉類保鮮中的應(yīng)用研究進(jìn)展,分析了目前存在的問題,并對今后的研究內(nèi)容和發(fā)展方向提出展望,以期為該技術(shù)在冷鮮肉中的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞:可食性涂膜;冷鮮肉;保鮮技術(shù)
隨著生活水平的提高,人們對肉的需求量日益增大。目前市場上最為常見的熱鮮肉雖然滿足了人們對“鮮食”和口感的追求,但由于熱鮮肉營養(yǎng)豐富,若貯藏、運輸及銷售過程中條件不當(dāng)極易出現(xiàn)腐敗變質(zhì),無法保證其食用安全性。相對而言,冷鮮肉可以延長鮮肉的貨架期,抑制肉的腐敗變質(zhì),減少保鮮過程中產(chǎn)生的安全問題。低溫保鮮處理是鮮肉保鮮中最為常見的措施,冷凍肉也是最為常見的生鮮肉保鮮形式。對肉制品來說,冷凍處理雖能很好的抑制微生物繁殖,使其長期保持可食用狀態(tài),但在-18℃的低溫條件下,肉的品質(zhì)和口感會受到影響,長期凍藏會導(dǎo)致嚴(yán)重脂質(zhì)氧化,存在一定的不足和缺陷。另外,深度凍藏也可以長期保存肉制品,并使肉保持較好的嫩度,但由于對設(shè)備及成本的要求較高,其經(jīng)濟(jì)效益有限。與冷凍肉相比,冷鮮肉更貼合人們對鮮食的追求喜好。將現(xiàn)宰后的畜禽胴體于24 h內(nèi)迅速降溫冷卻至0~4℃,并在后續(xù)運輸貯存中均保持在低溫狀態(tài),得到的冷鮮肉在安全系數(shù)和營養(yǎng)價值以及感官體驗等方面都更有保障。不僅肉體表面溫度較低,微生物繁殖減慢,而且肉中細(xì)胞結(jié)構(gòu)沒有被破壞,組織結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生較大改變,營養(yǎng)成分和嫩度保持較好,口感較好,因而成為消費主流。但冷鮮肉因易變色、貨架期較短成為限制其進(jìn)一步發(fā)展的主要制約因素,因此,冷鮮肉保鮮成為肉品工業(yè)的研究重點和熱點。
冷鮮肉常用的儲藏方式有冷藏、凍藏、真空包裝、氣調(diào)包裝、活性包裝、平衡改性氣調(diào)包裝(EMAP)、高壓、輻射和脈沖電場等物理保鮮技術(shù)以及添加化學(xué)防腐劑等。其中,超高壓保鮮技術(shù)往往使肉的顏色發(fā)生比較嚴(yán)重的改變;輻射技術(shù)會對高蛋白和高脂肪食品的感官產(chǎn)生不良影響;單一氣調(diào)包裝對冷鮮肉并不能達(dá)到很好的保鮮效果,需要與其他技術(shù)協(xié)同使用;化學(xué)保鮮劑的不當(dāng)使用會存在一定程度的安全隱患。
因此,近年來隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,涂膜技術(shù)逐漸成為肉品保鮮中的熱點,這種保鮮方式減少了肉與外界空氣的接觸,防止了脂肪氧化酸敗和肉色的改變,還可減少肉類汁液流失,從而在一定時間內(nèi)保持肉類的新鮮。與其他包裝技術(shù)相比,可食性涂膜可以調(diào)節(jié)水分、氧氣以及溶質(zhì)的遷移,可以有效降低汁液流失和干耗,防止肉制品與腐敗微生物的接觸,而且可以與肉一起被食用,減少了包裝成本。由于具有安全、環(huán)保、成本低廉、操作簡便、保鮮效果好等優(yōu)勢,可食性涂膜保鮮技術(shù)成為了極具發(fā)展前景的冷鮮肉保鮮技術(shù)。
1 可食性涂膜在冷鮮肉中的保鮮機(jī)理及保鮮工藝
1.1 可食性涂膜保鮮機(jī)理
可食性涂膜的保鮮機(jī)理主要有以下幾個方面:第一,減少冷鮮肉表面與空氣的接觸,延緩肉的尸僵及自溶作用,降低肉品氧化速度;第二,隔絕了外界微生物與肉品的接觸,從而降低污染程度;第三,阻隔水氣、氧氣,減少汁液流失。
1.1.1 延緩冷鮮肉脂質(zhì)氧化 冷鮮肉富含油脂,油脂中的不飽和脂肪酸極易自動氧化水解,過度的油脂酸敗進(jìn)一步促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化分解導(dǎo)致?lián)]發(fā)性鹽基氮(TVB-N)增加,此過程產(chǎn)生的初級、次級產(chǎn)物最終形成小分子揮發(fā)性物質(zhì),進(jìn)而加快維生素、色素的分解,不僅影響冷鮮肉的風(fēng)味、品質(zhì)、色澤,且氧化過程中產(chǎn)生的氫過氧化物、二級氧化產(chǎn)物聚合物具備化學(xué)毒性,降低了冷鮮肉的食用安全性??墒承酝磕けur技術(shù)因涂膜材料分子間相互作用導(dǎo)致的致密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以從一定程度上隔絕氧氣和水分,且自身具備抗氧化成分,可以有效延緩脂質(zhì)氧化過程,Duran等將冷鮮牛肉進(jìn)行殼聚糖涂膜保鮮處理,結(jié)果表明與對照組相比2%殼聚糖涂膜具有良好的抗氧化效果,有效延緩了冷鮮牛肉TVB-N的增加。
1.1.2 抑制冷鮮肉微生物生長 冷鮮肉豐富的營養(yǎng)物質(zhì)為微生物的繁殖提供了有利環(huán)境,而腐敗微生物的繁殖是加速冷鮮肉在保藏過程中腐敗變質(zhì)的重要原因之一。冷鮮肉在屠宰、胴體加工、銷售過程中均有可能受到各種微生物的污染,其中,假單胞菌是導(dǎo)致肉類變質(zhì)的主要腐敗菌。一方面,可食性涂膜可以隔絕外界微生物對冷鮮肉的污染;另一方面,一些自身具備抑菌效果的可食性涂膜所含有的抑菌物質(zhì)可以作用于腐敗微生物,通過破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和通透性以及細(xì)胞壁的完整性等途徑有效抑制腐敗菌的繁殖,從而延長冷鮮肉的貨架期。張盼等開發(fā)了一種具備抑菌效果的ε-聚賴氨酸(ε-PL)-殼聚糖-普魯蘭多糖涂膜,將其應(yīng)用于冷鮮牛肉保鮮,結(jié)果表明,對照組在第9 d 時菌落總數(shù)達(dá)到了8.09 lg(CFU/g),而添加了4 mg/mL ε-PL 的處理組菌落總數(shù)增長較緩慢,第13 d 為5.94 lg(CFU/g),明顯低于對照組,有效延緩了冷鮮牛肉的劣變。
1.1.3 減少冷鮮肉汁液流失 冷鮮肉在成熟過程中需要經(jīng)歷貯存、運輸、環(huán)境溫度變化,在此過程中肉的持水能力下降,出現(xiàn)汁液流失現(xiàn)象,導(dǎo)致肉組織形態(tài)發(fā)生變化、品質(zhì)下降、貨架期縮短。涂膜材料分子間作用形成氫鍵(-OH)等化學(xué)鍵,使得涂膜具備良好的阻隔性能,在冷鮮肉表面進(jìn)行涂膜保鮮處理可以在一定程度上減少外界環(huán)境所導(dǎo)致的水分遷移,降低冷鮮肉的汁液流失率。陳曉梅等利用葛根淀粉-殼聚糖復(fù)合涂膜對冷鮮鴿肉進(jìn)行保鮮處理,測定出處理組在殼聚糖、葛根淀粉、抗壞血酸最佳濃度分別為2%、2%、0.5%時的汁液流失率在9 d貯藏期間始終顯著低于對照組,保證了鴿肉的保水能力,有效延長其貨架期。
1.2 可食性涂膜保鮮工藝及成膜原理
可食性涂膜保鮮冷鮮肉的工藝一般分為兩種,即濕法和干法。濕法是以噴涂、浸泡或微膠囊等形式將涂膜覆蓋于冷鮮肉表面,干法則是通過澆注、擠壓吹塑等方式將膜液制備成固態(tài)的薄膜,并將其直接覆蓋于冷鮮肉表面。涂膜以可食性的涂膜基質(zhì)為原料,并在此基礎(chǔ)上加入可食性的交聯(lián)劑和增塑劑等,通過各種分子間相互作用(圖1),從而在肉表面形成一層致密的具有保護(hù)作用的薄膜。
2 可食性涂膜在冷鮮肉中的保鮮基質(zhì)及天然抑菌成分
可食性涂膜保鮮技術(shù)一般要求涂膜液具有良好的成膜性和抑菌性,成膜性使得冷鮮肉的汁液流失率降低,同時也保留了營養(yǎng)成分、維持較好的口感、延緩了脂質(zhì)氧化。某些天然植物添加劑,如植物精油、黃酮類物質(zhì)可以增強(qiáng)涂膜材料的抑菌效果,因此也被廣泛應(yīng)用于復(fù)合型可食性涂膜。抑菌成分的添加也使得涂膜本身具備了抑菌性,從而抑制微生物的生長,使得肉不易腐敗,延長了冷鮮肉的貨架期。下面綜述了目前用于肉制品的可食用涂膜保鮮技術(shù)基質(zhì)材料和抑菌成分。
2.1 可食性涂膜基質(zhì)材料
可食性涂膜是以天然可食性物質(zhì)(包括多糖、蛋白質(zhì)、脂類等)為材料,添加可食性的增塑劑、交聯(lián)劑等通過分子間不同的相互作用,以包裹、涂布或微膠囊等形式覆蓋于食品表面,形成具有保護(hù)作用的薄層具有生物可降解性、阻水性、透氣性及抗菌性等特點。多糖、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)是可食性薄膜的三大基質(zhì)。除此之外,添加可食性的增塑劑可以增加膜的柔韌性、延展性及平滑性。
2.1.1 多糖類涂膜材料 多糖作為具有良好阻隔性、成膜性的天然高分子化合物,常被應(yīng)用于可食性涂膜中。多糖類可食用膜主要是由高分子量的多糖聚合物在一定溶劑中,通過分子內(nèi)和分子間的氫鍵等作用形成一層具有屏障作用的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)薄膜。常見的多糖類涂膜材料有殼聚糖、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、淀粉等。
Ruan等在海藻酸鈉和羧甲基纖維素中加入EGCG,顯著延長了冷鮮豬肉的貨架期。與其他多糖類涂膜基質(zhì)相比,殼聚糖具有更出色的成膜特性和生物活性,因此成為了良好的食品包裝基材。Zhang等使用殼聚糖、蒙脫土(MMT)和生姜精油制備納米復(fù)合涂膜材料,有效降低了冰鮮牛肉pH、色差和水分值的上升速率,并減緩了冷藏牛肉的脂質(zhì)氧化和表面微生物的生長。吳濤采用三種不同相對分子量的殼聚糖制成2%的涂膜液對冷鮮鴨肉進(jìn)行了保鮮處理,測定了鴨肉在貯藏期間的pH、揮發(fā)性鹽基總氮、硫代巴比妥酸(TBA)值、過氧化值以及菌落總數(shù)的變化,結(jié)果表明,質(zhì)量濃度為2%的殼聚糖涂膜對冷鮮鴨肉中微生物的生長與脂肪的氧化具有明顯的抑制作用,并且在同濃度下分子量較低的殼聚糖具有更強(qiáng)的抗氧化和抑菌能力??傮w來說,多糖類涂膜往往具有較好的抗氧化或抑菌能力,能夠有效抑制冷鮮肉腐敗。
2.1.2 蛋白類涂膜材料 蛋白類可食性涂膜材料一般為明膠、乳清蛋白、玉米蛋白、大豆蛋白和酪蛋白等。天然蛋白質(zhì)依靠分子中氫鍵、離子鍵、二硫鍵和疏水性相互作用、偶極相互作用等維持其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。通過適當(dāng)處理就能在一定程度上使蛋白分子變性,改變其內(nèi)部相互作用,造成結(jié)構(gòu)伸展、內(nèi)部疏水基團(tuán)和巰基的暴露,形成新的二硫鍵,從而形成膜的均勻立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。汪學(xué)榮等將滅菌后的牛肉浸泡在制備好的玉米蛋白可食性涂膜中,置于4℃冰箱中保鮮期可達(dá)35 d。Zhong等利用明膠和原兒茶酸制備涂膜并在冷鮮牛肉上進(jìn)行保鮮實驗,結(jié)果顯示這種新型涂膜可以有效抑制牛肉中革蘭氏陰性大腸桿菌和革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌的生長。蛋白類涂膜雖然具有較好的阻氣性和機(jī)械性能,但阻水性較差。
2.1.3 脂類涂膜材料 脂類可食性涂膜材料一般為蠟、脂肪酸等,脂類涂膜在肉類保鮮中的應(yīng)用鮮有研究,但由于其極性較低,容易形成致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),形成的可食性涂膜具有很強(qiáng)的阻水性能,可使食品表面有光澤,往往被應(yīng)用于果蔬類保鮮。雖然脂類涂膜具有很好的阻水性,但由于其極性較低,所制成的薄膜厚度不均勻,因而限制了此類涂膜材料的應(yīng)用,為解決這一問題,可將脂類涂膜物質(zhì)作為阻水功能組分與蛋白及多糖等形成復(fù)合膜,以提高膜的綜合性能。
2.1.4 復(fù)合型可食性涂膜 單一的可食性涂膜雖然具有保鮮效果,但也往往存在著一定的缺陷,如水溶性的殼聚糖易溶于水,純殼聚糖膜的力學(xué)性能、阻水性等不能滿足理想包裝的高保護(hù)性、高防潮性的要求,限制了其在食品包裝方面的應(yīng)用,因而可以考慮與其他不溶于水的涂膜材料進(jìn)行復(fù)配;單一脂質(zhì)涂膜極性較低,成膜厚度及均勻程度無法掌控,因此可以與成膜機(jī)械性能較好的多糖類涂膜復(fù)配使用等。由于單一涂膜存在的局限性,近年來多糖-多糖型涂膜、多糖-蛋白型、蛋白脂質(zhì)型涂膜等涂膜形式逐漸成為研究熱點。湯秋冶等選擇ε-聚賴氨酸(ε 賴氨酸)為生物源抗菌劑,添加柚子皮微晶纖維為增強(qiáng)劑,與海藻酸鈉制成復(fù)合膜液后對冷鮮鴨肉進(jìn)行涂膜處理,結(jié)果表明鴨肉的揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)值、菌落總數(shù)以及大腸桿菌的升高都得到了明顯的抑制、水分流失及色澤也得到了改善。歐麗娟等將4種天然植物精油添加到殼聚糖與玉米醇溶蛋白的復(fù)合涂膜保鮮液中,結(jié)果表明,復(fù)合保鮮液在溫度為(4±1)℃的條件下可使牛肉貨架期達(dá)到20 d以上??梢钥闯?,可食性涂膜能在鮮肉低溫貯存的基礎(chǔ)上,使冷鮮肉達(dá)到更好的保鮮效果。復(fù)配型的天然保鮮劑不僅高效、穩(wěn)定性好,而且高度安全、價格適中。
2.2 天然抑菌劑在可食性涂膜中的應(yīng)用
常見的可食性涂膜中的各類涂膜基質(zhì)往往只具有成膜性,而不具備良好的抑菌效果,為解決這一問題,可以在各類涂膜基質(zhì)中添加天然抑菌劑、抗氧化劑等,以此得到更好的保鮮效果。微生物污染是造成冷鮮肉腐敗變質(zhì)的主要原因,例如假單胞菌、熱死環(huán)絲菌、腸桿菌等是使牛肉品質(zhì)下降的優(yōu)勢菌。變質(zhì)肉主要表現(xiàn)為表面發(fā)黏、變色、霉斑、產(chǎn)生異味等,選擇適當(dāng)?shù)目墒承园b可抑止微生物的生長,因此在可食性涂膜材料中加入天然抑菌劑制備復(fù)合型涂膜是現(xiàn)今可食性涂膜發(fā)展的一大趨勢。
2.2.1 植物精油在肉類涂膜保鮮中的應(yīng)用 植物精油是存在于植物體內(nèi)的一類具有芳香氣味的次生代謝產(chǎn)物,大多具有良好的抗菌效果,作為來源廣泛、安全環(huán)保、不易產(chǎn)生耐藥性的天然抗菌劑,植物精油具有廣闊的市場前景。精油(EO)的不穩(wěn)定性和強(qiáng)烈的味道或氣味限制了它們直接加入到食品中。Barzegar等將抗氧化和抗菌的百合科植物精油(HLEO)精油以四種濃度(0、0.5%、1%和1.5%)添加到萊比錫種子粘液(LSSM)溶液中,開發(fā)一種新型的可食用涂層并將其應(yīng)用在食品中,與對照組相比,富含HLEO的LSSM涂層,特別是加載1.5%的涂層,使冷鮮牛肉樣品的氧化和微生物穩(wěn)定性以及整體接受度顯著提高(P<0.05);Heydari等使用西拉子(Shirazi)種子粘液(QSSM)和薰衣草精油(LO)對冷鮮鴕鳥肉進(jìn)行涂膜保鮮處理,結(jié)果表明,加入2% LO涂膜處理組的肉樣貯藏時間可達(dá)9 d,相比空白組延長了6 d。
2.2.2 細(xì)菌素在肉類涂膜保鮮中的應(yīng)用 細(xì)菌素作為微生物源保鮮劑,具有明顯的抑菌效果,被廣泛應(yīng)用于肉類保鮮中,但單一細(xì)菌素保鮮效果欠佳,因此常與其他保鮮劑復(fù)配使用。López-Mendoza等將乳酸鏈球菌素與乳酸聯(lián)合使用,結(jié)合氣調(diào)包裝,結(jié)果表明,該處理對豬肉中的單增李斯特菌屬具有優(yōu)良的抑制效果。郝瑞等將木犀草素、馬齒莧提取物和多聚賴氨酸3種物質(zhì)配比復(fù)合的天然保鮮劑與冰溫保鮮技術(shù)結(jié)合對牛肉進(jìn)行保鮮,有效延緩了牛肉的腐敗變質(zhì)。
2.2.3 黃酮在肉類涂膜保鮮中的應(yīng)用 研究發(fā)現(xiàn),黃酮類化合物具有廣泛的抑菌效果,對革蘭氏陰性細(xì)菌、革蘭氏陽性細(xì)菌以及真菌均有抑制作用。植物黃酮親脂性是黃酮類化合物對抗革蘭氏陽性細(xì)菌的一個關(guān)鍵因素,細(xì)胞膜是黃酮類化合物作用于革蘭氏陽性菌的主要部位,涂膜液中黃酮類化合物的添加會通過破壞冷鮮肉表面有害微生物的細(xì)胞膜,從而達(dá)到抑菌保鮮的效果。李楠等將冷鮮黃牛肉經(jīng)過殼聚糖-三七葉黃酮復(fù)合保鮮劑處理,有效延長了黃牛肉的保鮮時間。王菲等制備了蒼耳子黃酮微膠囊并將其應(yīng)用在冷鮮肉涂膜保鮮中,效果理想,可保鮮至9 d左右。因此,植物黃酮提取物可作為抑菌劑添加到肉類涂膜中,以延長肉的貨架期。
3 納米乳液在冷鮮肉涂膜保鮮中的應(yīng)用
在制備涂膜液的過程中,通常因活性物質(zhì)水溶性差、穩(wěn)定性差、生物利用度低,易受環(huán)境影響等原因,限制了其保鮮作用。因此,近年來,納米乳液這種新型功能因子載運方式因其較高的穩(wěn)定性、透明度及抗氧化活性,被廣泛使用于活性包裝膜中。相比于普通涂膜方式,納米乳液涂膜具備更高的阻隔性能和機(jī)械性能。Ghaderi-Ghahfarokhi等制備了含有殼聚糖和肉桂精油的納米乳液,與之相比,經(jīng)普通殼聚糖肉桂經(jīng)由涂膜包裹的冷鮮牛肉餅顏色和高鐵血紅蛋白含量明顯下降。王雯雯制備了將肉桂精油納米乳液并將其應(yīng)用于冷鮮雞肉保鮮,在貯藏15 d后,與未處理樣品相比,肉桂精油納米乳(CON)處理組樣品菌落總數(shù)下降1.00~3.95 lg CFU/g;王雅南等使用肉桂精油-羥丙甲基纖維素乳液涂層對冷鮮豬肉進(jìn)行保險處理,在12 d貯藏期內(nèi),納米乳液涂層處理的肉樣TVB-N、汁液損失率等均比對照組小,有明顯的保鮮效果。除了將精油制備成納米乳液外,還有許多研究將丁香酚、蘆丁、α-生育酚和肉桂醛等制備成納米乳液添加到可食性涂膜中,以改善膜的穩(wěn)定性和理化性能,延緩食品腐敗變質(zhì)。
4 展望
結(jié)合目前涂膜保鮮技術(shù)在冷鮮肉保鮮中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析,大量研究已從改變成膜基質(zhì),添加抗氧化、抑菌物質(zhì)等方面使可食性涂膜保鮮技術(shù)有效延長了冷鮮肉的貨架期,達(dá)到較好的保鮮效果,但仍存在一些問題,如活性物質(zhì)在涂膜中的溶解性及穩(wěn)定性是目前研究的難題,可以通過添加納米乳液、3D打印技術(shù)等方式,使可食性涂膜具有更好的理化性能,在此基礎(chǔ)上使活性物質(zhì)緩慢釋放,從而達(dá)到更好的保鮮效果;涂膜工藝較為單一,尋求經(jīng)濟(jì)效益更高,成膜效果更好的涂膜方法刻不容緩;考慮冷鮮肉的易腐敗特性和食用安全性,將天然抑菌劑應(yīng)用在涂膜保鮮中使復(fù)合膜自身具備抑菌效果,是未來研究的熱點之一;目前可食性涂膜在冷鮮肉保鮮方面應(yīng)用較少,且基本上處于實驗室研究階段,如何突破產(chǎn)學(xué)研瓶頸問題,實現(xiàn)冷鮮肉涂膜保鮮技術(shù)的工業(yè)化生產(chǎn)是未來值得關(guān)注的方向;可食性涂膜冷鮮肉被人體攝入后,涂膜物質(zhì)對肉的消化與營養(yǎng)的吸收及涂膜物質(zhì)本身在體內(nèi)的代謝如何,目前鮮有研究,值得營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域今后關(guān)注和研究;現(xiàn)如今消費者對冷鮮肉保鮮包裝的認(rèn)知還停留在傳統(tǒng)的聚乙烯材料上,可食性涂膜這種新型保鮮技術(shù)的接受度和認(rèn)知度較低,因此需要促進(jìn)涂膜保鮮技術(shù)的普及化和大眾化,使可食性涂膜在冷鮮肉保鮮中的應(yīng)用早日“接地氣”。綜上所述,可食性涂膜保鮮技術(shù)在冷鮮肉保鮮領(lǐng)域具備廣闊的市場前景,但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。